机。源于化工品的大量废弃物主要为废塑料、纤维和废溶液。回收废塑料、纤维等高分子聚合物产品和废溶液中的单体一直是化学家和生产企业的理想。美英等国工业界已经实现了对废弃高分子聚合物的生物法和催化转化法的闭路循环利用。
2.4 农业与化学化工
农业发展的理想模式是生态农业。生态农业是一个自我维持的系统。该系统要使能量减少到最低,并且一切副产物都再循环,使农业生态系统具有稳定性,尽可能保证农村的各种景观并生产出需要的产品,使农业生态体系变得更稳定。
我国现有12.5亿人口,发展农业保证以占世界7%的耕地面积养活占世界总人口22%的人民是国民经济发展的首要任务,其最主要的措施就是通过化肥和农药不断提高单位面积的产量。发展绿色农药和绿色肥料技术是生态农业和国民经济发展的迫切要求。
农药和肥料科学历来是化学化工和农学的交叉学科。绿色农药的发展应优先注意低毒高效的农药。它通过影响、控制和调节各种有害生物的生长繁殖过程抑制有害生物,达到对非指定目标没有影响并且不会长期存留,对人类健康和生态平衡不产生影响。应优先开展以下研究:基于靶标结构或知识的绿色化学农药新先导结构的发现及优化;从天然生物源小分子发现农药的新作用靶标、机制及先导结构;农药抗性变构靶标的研究及其药效活性评价新方法;绿色化学农药创新研究的关键理论方法和技术;农药清洁生产工艺与设备。
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我国化肥主要问题在于品种单一,氮磷钾比例失调,高效化肥和复合化肥有赖于进口,传统的氮肥和磷肥工艺能耗和物耗大。针对于此建议研究开发绿色新工艺和新技术,有效利用不丰富的磷钾资源;开发节能降耗的氮肥生产工艺和技术;研究由工农业废弃物、污水、污泥制备缓释肥料;开发节能、低排放、符合生态要求的生产工艺。
2.5 人类保健与化学化工
人类保健与化学化工的密切联系体现在人们日常生活中需要的化学日用品和医药用品。随着人们物质生活水平的不断提高,洗涤用品和化妆品发展十分迅速,生态平衡、节约能源、保护资源是未来洗涤剂工业发展的方向。化妆品将向天然性、生物化、疗效性和功能性方向发展。采用绿色化学设计、绿色化工技术和绿色生产工艺是洗涤用品、化妆品日用化学工业科研和生产部门的重要研究课题。
表面活性剂是洗涤剂和化妆品中最重要的成分,其生物降解性和降解产物的安全性以及对皮肤的刺激性,直接关系到洗涤剂的生态环境及使用性能。应开发和使用性能优越、生态友好的表面活性剂。绿色表面活性剂可由天然再生资源加工,采用绿色催化剂、溶剂和原子经济反应,提高反应的选择性,最大限度地降低产品中有害物质的含量,以达到对人体刺激性低,对环境相容性好。
我国医药工业在近10年中一直保持高速增长,但产品只能以低价位原料药进入国际市场,固然为国家挣了不少外汇。但同时也把大量的严重污染环境的“三废”留在国内,平均而言,传统的制药工艺
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会产生9倍于预期目标产物的废物,单位产品产污量最高,在25~100之间。长此下去,势必破坏我国的可持续发展战略。为了扭转这种消极被动局面,必须大力提倡和发展“绿色化学制药工业”。
2.6 能源开发利用与化学化工
最新估计,2200年世界天然气和石油将消耗殆尽。能源危机是世界性的,在这一领域化学家面临诸多挑战:开发更加稳定和廉价的能源材料及方法;应用改进的膜、催化剂、电极和电解液开发实用、低廉、更稳定的燃料电池;开发用于氢气制备、分配、储藏及运输的材料、工艺和装置;研究集中安全处理核电厂的放射性废物的方法;开发能量产生及分配新工艺,达到温室气体或有毒物质的零排放。 众所周知,中国能源短缺,雪上加霜的是,我国单位产值能源消耗多出其他发展中国家约l倍,为发达国家的3~5倍。两方面因素造成中国的能源问题尤为突出,开发丰富的绿色新能源与可再生能源是化学化工必须解决的问题。
洁净煤技术是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称,它使煤作为一种能源达到最大限度潜能的利用而释放的污染最少,达到煤高效、洁净利用目的。这是当今世界煤化工的主流方向,更是我国能源与经济、环境协调发展的根本出路。
石油是关系到国民经济发展和国家安全的战略性资源。我国汽柴油的品质较低,致使大气污染严重。应根据清洁汽柴油生产的要求,
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利用计算机分子模拟、原位表面结构表征、瞬时反应等近代方法,形成汽柴油绿色化的科学基础,进一步加强绿色化途径和化学基础等导向性基础研究。开发新型高效催化剂,建立基于原子经济反应的绿色催化过程,特别要针对重质和劣质石油的深度转化中的重大催化反应过程。绿色催化过程进一步结合环境友好和原子经济的思想,是实现绿色化工产业化的主要动力和技术源头。
可再生能源不但是重要后续能源,而且对生态环境有保护作用,它的利用可达到经济效益和社会效益双赢。生物质能、太阳能和氢能等是我国可重点发展的几个方向。
2.7 新材料与化学化工
新材料与绿色化学化工有着密不可分的联系,一方面,通过绿色化学化工技术开发新材料,另一方面,新材料的应用可以促进绿色化学化工技术的发展。
纳米材料可以制成非常好的催化剂,用来治理环境污染。如纳米TiO2(锐钛型)是重要的降解有机污染物的光催化剂,纳米钛酸钴则是非常好的石油脱硫催化剂,复合稀土化合物的纳米级粉体可以使汽油燃烧时起催化作用使之不再产生氮氧化物等,而根本无需进行尾气净化处理。碳纳米管和纳米纤维是很好的储氢材料,并可以做成燃料电池驱动汽车,可有效避免因机动车尾气排放所造成的大气污染。因此,纳米材料不仅在污染源头预防而且在环境治理方面都有极大的潜力,这正是绿色化学和环境可持续性发展的目的和要求。
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有机高分子材料在我国生产和使用规模很大,但是其废弃物绝大部分不能自然降解,污染河流和空气,除严重地威胁着人们的生存环境外,还造成巨大浪费。因此,进行有机高分子材料生态设计与再生利用是人类生存环境的需要,也具有重要的政治和经济意义。在进行“生态高分子材料”绿色化设计时,至少遵循三大原则:(1)在生命周期内应具有对环境冲击负荷低、生命周期长、低成本的基本特点;(2)应具有多次利用或易再生利用的特点,能通过反序加工技术或还原技术还原成原料;(3)应具有低成本回收或低成本再生资源化的 特点。
在建筑材料中,绿色化学和技术生产绿色阻燃剂及阻燃材料的目标是其在整个生命周期(包括设计生产、销售、使用和后处理4个阶段)对4种不同的介质(生物、大气、水和土壤)都无影响或影响最小。今后绿色阻燃材料工业研究的重点应是开发新型环境友好的低烟、低毒无卤产品,采用环境友好的化学反应,在工艺过程中使用无毒无害的原料、溶剂和催化剂。
还有一些新材料也将在绿色化学化工领域大有可为,如甲壳素是性能独特、组织相容性良好、可生物降解的、符合环保要求的绿色材料,其化学开发应用领域异常广阔。稀土功能材料及稀土掺杂材料在氢化物/镍(MH-Ni)二次电池、燃料电池、锂离子电池为代表的三种绿色化学电源中也得到了广泛的应用。
2.8 安全工程与化学化工
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