绿色化工原理作业（美国总统化学奖）2015年(4)

效率发生的生物水-气体转换反应过程产生。LanzaTech 公司从钢厂废气中产生 燃料乙醇的气体发酵工艺，相比石油、煤、天然气等为原料的传统工艺，温室气体排放量低50%～70%，悬浮微粒和NOx 排放量也减少，即在产生有价值燃料的同时也减少了工业尾气对环境的影响。

绿色反应条件奖

1996年

获奖内容和原因：Dow化学公司用CO2代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂。 意义：该公司所有开发了用 100%CO2作为生产聚苯乙烯泡沫塑料板包装材料的环境友好发泡剂技术，并使之得到了商业应用。在此之前，氟氯烃(CFC)一直作为制造聚苯乙烯泡沫塑料板的发泡剂，而CFC被认为是臭氧层破坏和全球变暖的元凶。CO2虽然是一种温室气体，但CO2可来自于天然存在或商业生产过程中的副产物，因此用CO2作为发泡剂实际上并不增加大气层中的CO2排。 1997年

获奖内容和原因：Imation公司(明尼苏达州)发明光热法曝光胶片,显影只需加热,称Dryview技术,不需化学显影、定影。

意义：该项技术采用光热记录法．也就是将暴露在适当光能下的敏感感光乳剂所得到的潜像用热进行处理光热记录胶片很容易通过激光二极管成像系统成像。得到的曝光胶片是在250℃下通过滚筒机处理的．大约在15s内即可得到具有特征质量的图像。光热记录法成像技术不产生废弃物，不需额外的后处理步骤。传统的卤化银照片的生产由在化学显影剂中浸泡，在定影液中浸泡，用水冲洗和干燥等步骤组成。显影剂和定影液中含有氢醌、银和醋酸等有毒物质、冲洗液中也含有部分银化合物，因而产生大量废弃物在过去的几年中，Imation已经发行了数千套Dry ViewTM医学激光成像仪此外，Dry ViewTM技术可用于处理全色胶片产品的工业领域，如压学x光照相、印刷、工业X光照相、军事侦察等。

1998年

获奖内容和原因：阿贡国家实验室高效高选择性乳酸酯工艺,可代替各种溶剂用量的80%,目前美国此类溶剂用量为380万t。

意义：该实验室采用碳水化合物为原料合成高纯度的乳酸乙酯和其他的乳酸酯。这一新过程使用渗透蒸发膜和催化剂。乳酸铵催化热裂解产生酸，酸与醇作用生成酯，用膜使氨和水选择性地高效透过而保留醇、酸和酯，回收的氨通过发酵制取乳酸铵而被重新使用。这一新技术具有成本低、能耗小、高效和高选择性的优点，避免了传统生产过程中产生大量含盐废弃物的缺点。 1999年

获奖内容和原因：NacloChemical Co.发展了一种水基过程生产带电聚丙烯酰胺。这些水溶的高分子通常用于造纸工业、加工应用和废水处理。高分子可以帮助把污水(如造纸厂排出的污水)中的悬浮固体和污染物除去。

意义：传统上, 这些高分子是以干粉或者油包水乳状液的形式生产和供应的。粉末形式具有接触毒害并且在生产和使用中很昂贵。乳状液是由高分子、水和油在表面活性剂稳定下形成的。油包水乳状液把大量烃类溶剂和表面活性剂引入环境, 而高分子本身并不需要这些组分来发挥自己的作用。Naclo过程除了在生产高分子中不使用有机溶剂和表面活性剂外, 还可以减少从高分子中释放出可挥发有机物。同时, 由于反应不需要表面活性剂, 就可以不把这些不易生物降解的物质引入环境中。此过程的另一个优点是工业产物己内酰胺(尼龙的前体), 可以提供用于废水处理的高分子分散体直接使用的硫酸铵原料。 2000年

获奖内容和原因：贝尔公司设计了一种环境友好、性能优良的涂料并使之市场化。 意义：传统以有机溶剂为载体的涂料在生产和使用过程中会释放出大量挥发性有机化合物( VOCs) 和有毒空气污染物( HAPs) 。当贝尔公司于1992年首先开发出以水为载体的双组分聚氨基甲酸酯涂料时, 引起涂料工业界的极大震惊, 因为在当时看来, 二组分聚氨基甲酸酯都要求绝对无水。此发明的巨大吸引力还在于其卓越的品质和优良的环境友好性, 在室温和烘烤条件下都可迅速固化, 涂层表面

富有光泽, 像镜面一样光洁, 具有理想的硬度和弹性, 耐腐蚀、耐老化、不易被有机溶剂溶胀, VOCs减少了50%~ 90%, HAPs减少了50%~ 99%, 从涂层释放出的化学副产物也明显减少了。 2001年

获奖内容和原因：拜尔公司合成出对环境友好的螯合剂——亚氨丁二酸氢钠，该物质对三价铁、二价铜和钙具有很好的吸附能力，且易于降解。此技术成就不是通过目前使用的螯合剂结构的简单修改实现的，而是通过培育一个全新的分子实现的。

意义：传统的螯合剂氨基羧酸盐是通过胺、甲醛、氢氧化钠和氰化物生产出的，由于氰化物毒性很强，对环境和工人造成危害。拜尔公司的亚氨丁二酸氢钠是通过水、氢氧化钠和氨生成的，生产过程中唯一使用的溶剂是水，并生产唯一的副产物氨。

由于亚氨丁二酸氢钠是一种无毒、无污染，且易于生物降解的螯合剂，它被使用在许多地方。如洗涤剂中作为增洁剂和漂白稳定剂，以提高其清洁性能；亚氨丁二酸氢钠能很好地螯合钙，因此在软化水质方面具有良好前景；在胶卷生产过程中，亚氨丁二酸氢钠能很好地混合金属离子，并能消除胶片表面的沉淀；在农业方面，亚氨丁二酸氢钠能螯合矿物质，防止农作物需要的矿物质流失。总之，亚氨丁二酸氢钠具有对环境友好的生物降解能力，且在生产过程中不会对环境造成破坏的双重优点。 2002

获奖内容和原因：Cargill DowLLC公司开发了一种NatureWorksTMPLA(聚乳酸)的绿色生产工艺,产率高,不用有机溶剂。PLA可降解,由可再生资源制备,可替代传统的石化制品。

意义：Cargill DowLLC开发的新工艺由独立而又形成有机整体的3个步骤组成:乳酸的合成、丙交酯的合成和PLA高聚物的合成。每一步骤具有很高的产率( >95%) ,而且均不使用有机溶剂:用水来发酵,用熔融态的丙交酯和聚合物作为制备单体和聚合体时的反应介质。此外利用过程内部循环流减少净废物的排出,在丙交酯合

成及聚合反应中使用了微量催化剂,进一步提高了过程总效率,降低了能耗。最后所使用的乳酸源是可再生资源,比塑料所需化石资源减少20%～50%,而且PLA可生物降解,也容易水解成乳酸回收循环利用。 2003年

获奖内容和原因：杜邦公司这项利用可再生资源经生物催化生产1, 3-丙二醇成就, 不仅经济可行, 而且具有环境价值。

意义：1, 3-丙二醇是Sorona( r) 聚合物的关键组分,新技术将有利于该聚合物在服饰、室内装潢、树脂、无纺布等领域的应用。在过去的50年中, 科学家们虽然认识到1, 3-丙二醇合成的聚酯具有很好的性能, 但高昂的原料成本使其远离市场。因此, 新技术将会使消费者享受到柔软、回弹性好、易于料理、防污和不褪色的Sorona( r) 聚合物织品。作为树脂使用时, Sorona( r) 隔板防潮、无臭无味。通过生物与化学、物理、工程设计等紧密结合, 杜邦公司为既保护环境又提高现有资源的利用, 开辟了新的途径。 2004年

获奖内容和原因：Buckman Laboratones International 公司，他们开发了一种旨在改善纸再生过程的酶技术Optimyze，获得变更溶剂/反应条件奖。

意义：该公司以一个专利酵素Optimyze的创新技术去除由回收纸制再生纸过程中常遇到的“粘着物”问题而获得。Buclunan公司所开发的Optimyze酵素含有一种酯酶(esterase)，可催化粘着物的主成分聚醋酸乙烯及类似物质水解成没有粘性且可溶于水的聚乙烯醇。因而解决了令纸业制造商头的问题。 2005年

获奖内容和原因：BASF公司开发了一种紫外光(UV)可固化的、单组分、低挥发性有机物(VOCs)的汽车修补底漆

意义：BASF公司发明了一种新型聚氨酯丙烯酸酯低聚物底漆。丙烯酸酯的双键被自由基反应破坏的同时,聚氨酯丙烯酸酯低聚物和单体进行交联并进入膜中,从而改善了膜的粘结性、抗水性、耐溶剂性、硬度和柔韧性,同时也加快了固化速

度。在太阳光或近紫外灯(UV-A)照射下,底漆几分钟就可固化。BASF公司的UV固化底漆技术由于无须像传统做法那样通过烘烤固化,因此大大降低了能耗。应用这种新型聚氨酯丙烯酸酯低聚物底漆,固化时间加快10倍以上,需要较少的准备步骤,具有较低的使用费用,漆膜耐久性、抗腐蚀性更好,可无期限地储存。 2006年

获奖内容和原因：Codexis公司采用先进的基因技术开发了一种基于酶催化的过程, 这一过程极大改善了用于合成LipitorR的关键构件分子的生产过程。 意义：LipitorR是世界上最畅销的麻醉药之一, 它通过阻断肝脏中胆固醇的合成而降低胆固醇。这一新的酶过程比以往的合成过程更快捷和更高效, 产率得到提高、工人安全得到改善的同时, 新过程还减少了废物的排放、溶剂的使用以及对纯化设备的需求。 2007年

获奖内容和原因：HeadwatersTechnology Innovation(HTI)公司开发了一种用选择性纳米催化技术直接合成双氧水的合成路线。

意义：双氧水是一种环境友好的氧化剂, 它可以替代氯及含氯漂白剂和氧化剂。但双氧水的生产成本比较昂贵, 目前的制造方法要用到危险化学品。HTI公司开发了一种先进的金属催化剂, 直接用氢和氧合成双氧水, 不使用有毒化学品, 产品的唯一副产物是水。

双氧水(H2O2)是一种清洁、通用、环境友好的氧化剂, 可用于代替目前许多制造过程中使用的对环境有害的氯化氧化剂。HTI公司开发了一种直接用氢和氧合成双氧水的高效催化技术。这项称作NxCatTM的创新技术使用一种钯-铂催化剂, 消除了目前工艺中的所有有害的反应条件和化学品, 不产生任何不理想的副产物。该催化剂可以更高效地生产双氧水, 大大降低了能耗。该技术使用无毒、可循环使用的原料, 不产生任何有毒废料。 2008年

获奖内容和意义：Nalco 公司开发出3D TRASAR 冷却水处理技术,减少污染,节约

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