低碳时代绿色化学与社会经济可持续发展

摘要:随着绿色化学作为学科前沿方向的逐步形成,用更高层次的环境友好化学过程减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生变得可能。从可持续发展的角度探讨了低碳时代绿色化学研究内容及发展前景。

关键词:低碳经济;绿色化学;精细化工;可持续发展

中图分类号:F120.3 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)12-0178-02

“低碳经济”提出的大背景,是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。在此背景下,许多国家通过推出一系列“绿色新政”催生新技术和新产业,以期带动整个经济进入新的繁荣。绿色化学作为一种新兴的策略方针早已引起各方瞩目,随着低碳经济潮流兴起,正成为各国政府关注的重要问题和业界的努力方向,由政府直接参与以及产学研密切合作成为低碳时代绿色化学研究和开发的显著特点。

一、低碳时代化学工业与化学品面临大考

低碳经济是低碳发展、低碳产业等一类经济形态的总称,其核心在于提高能源效率,改善能源结构,优化经济结构,推动社会转型;其本质在于要求低碳技术创新和经济社会发展的激励制度的创新,在于提升能源的高效利用、推行区域的清洁发展、促进产品的低碳开发和维持全球的生态平衡。

发展低碳经济实质上是对现代经济运行与发展进行一场深刻的能源经济革命,转变经济发展方式、提高能效、发展低碳能源技术已成为国际社会的共识,提高碳生产率正在成为新一轮国际经济的增长点和竞争焦点。由于全球性环境污染影响因子的80%是化学性污染,低碳时代的到来使得化学工业不得不面对更严格的环境控制和不断飚升的成本费用,亟须进一步增强环境忧患意识和做好环保工作的法制意识、责任意识。

发达国家对于化工产品“绿色化”的要求,以及发展中国家受到“绿色壁垒”的限制,使得化工产品设计的绿色化成为必然趋势。在绿色化工产品设计时,要遵循全生命周期设计、再循环和再使用设计、降低原料和能量消耗设计以及利用计算机技术进行绿色化工产品的设计等原则。

低碳时代化学工业的发展目标应该是实现高选择性、高效的化学反应,极少的副产物,实现“零排放”,继而达到高“原子经济性”的绿色化学。从环保、经济和社会的要求看,化学工业不能再承担使用和产生有毒、有害物质的费用,需要大力研究与开发具有社会责任感、可信赖的资源节约型、环境友好型產业。

随着中国污染防治战略逐步从末端治理向源头和全过程控制转变,应认真吸取国内外发展的经验教训,在环境容量允许的条件下发展,主动调整和控制自身的行为,从简单的企业治理向调整产业结构、清洁生产和发展循环经济转变,在现今科技手段和条件下寻求建立能降低对人类健康和环境有负面影响的各个方面和各种类型的化学过程,包括许多化学领域,如合成、催化、工艺、分离和分析监测等。

二、绿色化学现状和发展趋势

绿色化学自1991 年首次提出绿色化学概念以来,迄今已取得了不少重要的成果,特别是近几年来以此为基础发展起来的环境友好技术和洁净技术成为化学学科最引人瞩目的焦点。在化学合成或生产工艺中去研究新的技术和方法,探索新的反应条件,尽量减少和消除使用有毒有害物质,已成为世界各国科学家的共识。有关绿色化学主题的学术会议和研究论文不断增多,反映了科学界以及公众对绿色化学日益增进的关注度,也说明绿色化学合成和设计从理论研究进入了实际应用。

绿色化学与技术主要解决与化学供应链相关的创造、合成、优化、分析、设计、控制以及环境影响评价等多元复杂问题,以建立环境友好的、可持续发展的化工过程或以产品生产为最终目标。绿色化学的研究内容不仅涉及原料、工艺和终端产品的绿色化,而且还涉及到成本、能耗和安全等方面的问题,从目前来看,其研究内容主要包括原子经济性反应和零排放、原料的绿色化、绿色溶剂、绿色催化、助剂的绿色化、新的合成路线的选择、绿色化学工艺、绿色过程系统集成等,而且其内涵仍在不断完善发展中。

绿色化学一出现就带有强烈的应用技术与工程性,成为综合运用环境与资源、材料、能源、生化工程与计算信息学等多学科知识,研究物质转化过程绿色化的综合性科学与工程。绿色化工过程系统集成涉及的化学供应链问题,涵盖了从分子→聚集体→颗粒→界面→单元→过程→工厂→工业园的全过程,并将环境、健康和安全对过程或产品的影响作为约束条件或目标函数嵌入模型中,以多目标、多变量、非线性为重要特征,以全系统的经济、环境和资源的协调最优为最终目标。

尽管绿色化学已得到学术界和工业界的认同,但如何使其走向工业化仍是亟待解决的问题。绿色过程系统合成和设计要求综合考虑多个因素(如经济、环境、安全、健康等),这些因素使工业过程的绿色化设计成为一个非常复杂的大规模、多目标的高度非线性问题,其求解有待更系统的理论和方法。

近年绿色化学的研究大多集中在最小化环境影响负荷,采用低毒性原料,或节约能源,随着整个社会对环境友好、可持续发展的日益关注,有关绿色化学的研究已开始产生巨大的经济效益和社会效益,但如何解决现行用于绿色化的工艺、技术及产品中存在的不绿或绿色程度不够等因素将是今后一个重要的研究领域和方向。

中国发展的速度和规模,加上低廉的生产成本与未来二十年中新型基础设施和研发领域的庞大资金的流入,为低碳时代绿色化学和技术的大量采用提供了前所未有的契机。由于化学工业存在的环境、安全等问题的复杂性和不确定性,中国化学工业必须尽力设计研究能充分利用的无毒害材料,最大限度地节约能源,在整个生产过程中都对环境没有或尽可能小的负作用的化学工艺,推进以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济发展方式,着力提高全过程的资源利用率,从战略上谋求走可持续发展之路。

三、中国化学工业面临的机遇和挑战

化学工业的绿色化提升为多学科综合交叉和工程学的新发展开辟了广阔的空间,由于各国的社会经济背景不同,向低碳转型的起点和条件不同,追求的目标也有所差异。作为最大的发展中国家,中国探索化学工业的低碳发展之路不仅符合世界能源低碳化的发展趋势,而且也与中国转变增长方式、调整产业结构、落实节能减排目标和实现可持续发展具有一致性,另一方面,发展绿色化学、走低碳发展道路需要相当的额外成本和大规模采用低碳相关技术,这将有可能延缓化学工业的现代化进程。

中国化学工业在解决环境污染和应对气候变化等方面所面临的形势仍然十分严峻,必须以多种政策来引导能源消费和产业结构的调整。低碳经济的内涵既包含了低碳生产,也包含了低碳消费。化学工业作为能源消费和碳排放的主体,需要结合中国建设资源节约型、环境友好型社会和节能减排的需求,开展化学工业发展的碳排放强度评价,充分利用节能减排与低碳经济发展之间的政策协同关系,建立适合中国国情的支持低碳经济的绿色化学和清洁生产技术体系。

绿色化学和技术创新是实现低碳经济所倡导的节能减排目标的关键因素。中国化学工业和化学品环境管理政策和制度框架应建立高度关注的优先化学品的筛选标准,切实把推行绿色化学提升到实现低碳经济模式中长期发展战略层面上加以思考,认真并、转一批高耗能、高排放、高污染企业,并积极引导这部分企业向服务业、低耗能、低排放产业和高技术产业转移。

低碳技术具有广泛的应用前景和发展空间,其技术转让、设备制造、产品生产和相关服务业都将成为未来新的经济增长点。能否利用后发优势在工业化进程中增强自主创新能力,大力开发低碳技术和低碳产品,促进低碳经济发展,很大程度上取决于创新、超前发展的意识。我们必须高度重视节能、低碳技术的研发和推广工作,重点着眼于中长期战略技术储备,融合市场现有的节能、低碳技术,并迅速加以推广和应用。

四、结语

低碳经济时代正向我们走来,发展低碳经济是一种科学发展模式的选择,它意味着能源结构的调整、产业结构的调整以及技术的革新,是走可持续发展道路的重要途径。这是环境战略重点的一次创新性转移,是一种新技术对传统技术的挑战,也是人们对环境问题由被动反应转化为主动行为的一次认识飞跃。

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