第 1 章
介绍
詹姆士 H。克拉克
化学－过去、现在的和未来
废弃物的费用
化学的绿皮苹果
永续发展，
较干净的生产，
原子经济，
E 因素，
绿色化学的原则，
生命周期评估
化学－过去、现在的和未来
化学的产品作对我们生命中质量的无价贡献而且担任几乎现代社会
的每个方面的一个基本的角色。
制药的产品 在二十的世纪内，
世界人口： 从十六亿到六十亿，平均寿命： 几乎 60%↑
农作物保护和生长提高化学药品
巨大的人口要求西方的水平
化学工业的公众图像在最后十年已经严重地恶化。化学工业的公众图像
在最后十年已经严重地恶化。 。化学工业的公众图像在最后十年已
经严重地恶化。 。 。
在化学药品制造业的一些主要中心，较多的人给积极的超过否定视野，
但是为许多欧洲的国家比不有用的对有用的视野骇人地很高。
化学－过去、现在的和未来
图 对大众 （使阴谋光滑了）的化学工业在 favourability 中倾向。
(在时期 1980-2000 基于 MORI 意见调查身材)
在英国，在许多年上的化学药品业的在公众知觉稳定的衰微清楚显然。
更接近分析调查数据而且注意 16-24 年年龄小组有化学药品业的最低
的意见尤其烦扰。
化学－过去、现在的和未来
图 在英国大学学习化学的申请的数字中倾向。（来源： UCAS 大学和学院许
可服务）
目前，化学的贫穷图像消极是感人的要求。在英国，在大学读化学的
申请者的数字一直稳定地落下好几年
申请者的数字读化学工程是更多惊慌（<1000 在英国的 2000 年）
二十的世纪视野化学制造业
• （1) 用一个以石油为基础的给料开始。
• （2) 在一个溶剂中溶解它。
• （3) 增加一个试药。
• （4) 对形成产生反应一中间的化学。
• （5) 重复 （2)-(4)好几次，直到最后一种产品被获得；丢弃全部废弃
物和花费试药； 使再循环溶剂哪里经济上能养活的。
• （6) 在全世界运输产品，时常为长期的储藏。
• （7) 释放产品进入它的长期效果的在适当评估生态系统。
一分之二十世纪的食谱
• （1) 设计分子有对于环境最小的影响. （短住宅时间，可自然腐化
的）
• （2) 一个可重新开始的给料的产品（举例来说碳水化合物）.
• （3) 使用一个长生活催化剂。
• （4) 没有使用溶剂或一完全地 recyclable 良性的溶剂。
• （5) 在综合中使用步骤的最小的可能数字。
• （6) 制造依照需要的产品和尽可能接近对它被需要的地方。
• 我们一定训练新一代的化学家在化学药品制造业中想到环境、社会
而且经济的因素。
废弃物的费用
• 在美国的 1990 年代中期，举例来说，只有，大约 300 左
右使用的 75000 商业的物质被归类为了危险的。
• 符合存在环保法规的作法将会把新欧盟会员国花费得很好
超过€1 零； 相似的数量被度过对待而且解决废弃物的在
美国中的每年。
• 废弃物的费用能容易地为典型的专长化学的产品总计
40% 的全部的生产费用。
生产花费
图 生产为特制化学药品花费。
废弃物的费用
图 废弃物的费用。
化学的绿皮苹果
图 选项为废弃的管理在一个化学的制造业的程序里面。
废弃管理技术的阶级组织
• 预防，显然最令人想要的选项
• 再循环，下个大多数有用的选项
• 处理，最没有令人想要的选项
• 较干净的生产： ’整合
预防的环境策略的连续申请对程序和产品减少人类的风险和环境。因
为生产处理，较干净的生产包括保存原料，而且减少所有排放物和废
弃物的质量和毒性在他们留下一个程序之前。’
原子经济
表 " 原子解释 " 为典型的部分氧化反应使用铬酸盐
元素 命运 原子利用
C 产品（s） 达 100%
H 产品（s） ＋废弃物酸 ＜100%
Cr 铬废弃物 0%
Na 含盐的甜废弃物 0%
S 含盐的甜废弃物（在酸的中立化之后） 0%
O 产品（s） ＋废弃物 ＜＜100%
原子经济： 多少原子出发材料被转换到有用的产品和该浪费多少。
典型的氧化反应： 酒精－> 一种含有羧基的酸
铬 （6）当做 stoichiometric 氧化剂
环境的因素
它被用来定量对环境的生产程序的效果
主意： 所有其他化合物形成除了目标产品之外被考虑
是废弃物。
原子经济和环境的效果
废弃物来自哪里？
环境的环境的
因素因素
E=
The amount of waste
The amount of
target product
较多的废弃物形成
这更严重的污染
如果原子
Utilization＝100%
E＝0
环境的因素
环境的因素
表 不同化学药品的相对效率制造部门
• 区域传统地想法因为肮脏的 （油精炼＆大量的化学生产）是相对地干
净的－他们需要边缘以来每一公斤是低的。
• 较新的工业用较高的利润边缘而且使用较多复杂的化学相对地生产更多
废弃物。
工业部门 产品吨位 副产物重量／产品重量
油精炼 106-108 ＜
大量的化学药品 104-106 1-5
罚款化学药品 102-104 5 –50+
制药的 10-103 25-100+
环境的商数（情绪商数）
E环境的因素
Q对环境的废弃物的危险的范围从环境的废弃物的表现获得。
情绪商数＝E × Q
E 因素仅仅给废弃物的比和目标产品。
但是环境的污染强烈地与废弃物的有害表现有关。
能源效率
主要的化学程序的表 全球的’失去的工作’
程序
理论上的工作潜能（ kJ·摩尔－ 1 最后一种产品）
原料 最后的
producta
热力学的效率（%)
天然气＋空气－> 甲醇 1136 717 63
天然气＋空气－> 氢 409 236 58
氨 （从天然气＋空气） -> 氮的酸 995 43 4
铜矿石－> 铜 1537 130 9
铁矾土－>铝 4703 888 19
一排除任何 " 蒸气具有 ".
能源效率经由 " 失掉了工作 "
生物量利用
图 生物量在 2040 年的利用.
生物量利用
从化石到绿色的表
能源来源
能源来源的百分比
1990 一 2040 b
油 38 17
煤 20 18
瓦斯 16 14
生物量 16 19
浴疗院 5 5
核子 5 6
太阳的 — 14
风 — 7
基于这 × 1020J 的能源消费； b 1 × 1021J。
我们试图使我们的需要满意和不是我们的贪欲
生命周期评估
产品的生命周期能被考虑当做：
前制造业（材料获得）
↓
制造业（处理和形成）
↓
产品递送（包装和分配）
↓
产品使用
↓
生活的结束（第一）我们能不再负担单一使用产品。
生命周期评估
为化学的产品图 生命周期评估. （被输入的 E ＝ energy；被输入
的 C ＝ consumables； W ＝浪费）
污染预防选项
图 污染预防化学产品的生命周期中的选项。
污染预防选项
污染预防选项能在每个阶段在化学产品的生命周期中被考虑。
？ 关于化学的产品和程序采用一种生命周期远景
？ 觉悟你的供应者的活动和客户部份地，决定你的产品的绿色
？ 对于非消散的产品，考虑再循环能力
？ 对于消散的产品（举例来说制药、农作物－保护的化学药品）,
考虑产品递送的环境冲击
？ 运行绿色程序设计和绿色产品设计
