1 / 13

化學中的清流～ 對環境友善的綠色化學

化學中的清流～ 對環境友善的綠色化學. Introduction ：. 十八世紀在歐洲掀起第一波的工業革命後，大量的機器使用代替人力，造就人類文明的快速進步與發展，但是隨著時間的經過，也開始衍生許多環境上的問題與衝擊，例如：污染的產生、能量與資源的浪費、生態的衝擊以及環境和氣候上的劇烈變化等等。 人類的生活裡，舉凡食衣住行育樂各方面，幾乎樣樣都無法脫離和化學相關。 我們來舉例說明三種在日常生活中不含化學成分的物質有哪些？空氣嗎？ (O 2 、 N 2 都是化學物質中的純物質 ) 水嗎？ ( 水也是一種純物質 ) 花草茶？ ( 含有多種香味的碳水化合物 )

naava
Download Presentation

化學中的清流～ 對環境友善的綠色化學

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 化學中的清流～ 對環境友善的綠色化學

  2. Introduction： • 十八世紀在歐洲掀起第一波的工業革命後，大量的機器使用代替人力，造就人類文明的快速進步與發展，但是隨著時間的經過，也開始衍生許多環境上的問題與衝擊，例如：污染的產生、能量與資源的浪費、生態的衝擊以及環境和氣候上的劇烈變化等等。 • 人類的生活裡，舉凡食衣住行育樂各方面，幾乎樣樣都無法脫離和化學相關。 • 我們來舉例說明三種在日常生活中不含化學成分的物質有哪些？空氣嗎？(O2、N2都是化學物質中的純物質)水嗎？(水也是一種純物質)花草茶？(含有多種香味的碳水化合物) • 我們都是生活在一個”化學”的世界裡。所以隨著綠色觀念的推廣，環保意識與永續生存發展概念的興起，「綠色化學」也成了這波未來工業革命中重要的一個議題。

  3. 何謂「綠色化學」？ • 「綠色化學」就是設計較為安全的化學品或是化學反應過程來取代危險物質的使用，或是盡可能的減少與排除這些危險物質對環境的衝擊。而為何需要致力於研究綠色化學呢？ • (1)森林與水中生態物種的減少。 • (2)臭氧層的破壞。 • (3)農業開發所造成下游環境的污染。 • (4)海洋資源的污染，減少人類食物來源。 • (5)不可分解化學品進入生態環境所造成之污染。 • (6)溫室效應造成氣候的改變，影響水系統的平衡，產生洪水、乾旱與海平面逐漸上升的問題。

  4. 「綠色化學」研究的領域範圍是非常的廣泛，根據Anastas 所提，有12個基本法則 • 預防廢棄物的產生。 • 資源的節省。 • 低/非毒性化學合成。 • 安全化學物質的使用及功效。 • 輔助物的減量使用。 • 降低設備對環境的衝擊。 • 再生原料的使用。 • 避免非必要性衍生物的產生。 • 催化劑的多選擇性。 • 無害且可分解性的化學品。 • 對污染的及時偵測。 • 減少化學意外災害的發生。

  5. 如何去建立或設計綠色化學？什麼樣的條件才算是符合「綠色化學」？如何去建立或設計綠色化學？什麼樣的條件才算是符合「綠色化學」？ • 在美國環境保護署(U.S. Environmental Protection Agency)的網站上(詳見文末網站導引)，有一個綠色化學專家系統(Green Chemistry Expert System, GCES)，提供使用者去建立綠色化學過程、設計綠色化學或檢視綠色化學領域。 • 在RSC (Royal Society of Chemistry)之Green Chemistry期刊中，2001年有兩篇論文(Green Chem, 2001, 3, 1; 2001, 3, 7.)當中有討論相關的判定標準，亦可提供當作參考依據。

  6. 關於「綠色化學」的相關研究與實行 • 發展中國家菲律賓為促進環保，國會能源委員會通過法案，未來將以生物乙醇作為替代性的運輸燃料。 (生物乙醇是由稻草、果園中的斷枝殘株及其他農業廢物或動物體遺骸轉換而成，再透過後續加工強化。) • 美國環保署於西元1996年設立一個美國總統綠色化學挑戰獎(美國總統綠色化學挑戰獎The Presidential Green Chemistry Challenge Awar Award)，每年都會針對三大領域(使用替代合成途徑、使用替代反應條件、設計較安全的化學品)之一，評選出得獎者。 • 得獎案例之一：中研院基因體研究中心主任翁啟惠院士，於西元2000年榮獲此獎項之學術研究獎，以表揚他利用酵素進行有機合成，發展出安全且無污染的新化學反應的貢獻。

  7. 目前有關於綠色化學的研究相當多，下列舉幾個比較新奇有趣的方向，供大家參考。目前有關於綠色化學的研究相當多，下列舉幾個比較新奇有趣的方向，供大家參考。 • 把餐桌上的鹽巴(NaCl)以高溫融化用途或許不大，然而於常溫下即呈現流體狀態完全由離子組成的鹽纇(離子液體 Ionic Liquid)雖然外觀看起來像水一般的平凡無奇，卻有可能是化學研究與工業上用來取代一些有毒有機溶劑的綠色環保溶劑。而離子溶液的特性大概有幾點：(1)幾乎沒蒸氣壓力(2)不易燃燒性(3)可以調整結構改變性質(4)對有機或無機金屬化合物有極佳的溶解度。目前離子溶液大都被應用於分離技術、合成化學、材料化學等等方面。

  8. 另一個有趣的例子就是超臨界流體技術 • 臨界流體，是指物體處於其臨界溫度和臨界壓力以上時，形成既非氣相亦非液相之另一均勻相，此即稱為超臨界相(supercritical phase)。此流體具有液體和氣體的優點，高擴散性、黏稠度低和極高的溶解度等等，而超臨界流體之所以引起廣泛的注意，最主要原因在於不會對環境造成污染，是一種”乾淨”的溶劑，常用的超臨界流體為二氧化碳(scCO2)。

  9. 此技術已廣泛應用在材料清洗、天然產品萃取和環境復育等諸多領域。德國就利用超臨界二氧化碳萃取方法，取代有機溶劑，去除咖啡豆中的咖啡因，但還保留咖啡香味。台灣的老牌食品「義美」是世界第一家使用超臨界二氧化碳流體淨米技術，去除米粒中殘留農藥與重金屬並且殺死細菌與蟲卵的公司。此外，具有生物可分解性材料(Biodegradable Materials)的研發，也是一個很受注意的方向，除了能減少環境生態的衝擊，還可以解決石化資源日趨減少的危機。美國明尼蘇達大學目前也發展了一個以避免環境污染物為主的資料庫，可以提供有關細菌或微生物催化的化學反應與生物可分解途徑相關的資訊。

  10. 國際環境管理標準系統(ISO 14000)的發展，更加速台灣綠色產業的推動 • 在環保署與經濟部工業局也積極推動ISO14000系列與許多相關綠色計畫，台灣企業界也進入一股綠色風潮，如何將「綠色生產」到「綠色產業」連成一脈，是業界積極努力的目標。 • 台灣半導體產業的龍頭—台積電，就積極推動PFC(多氟碳化物)減量排放的工作計畫。 • 鋼鐵製造產業，其耗水一向非常驚人，但是中鋼已經達到97%的用水回收再使用率。 • 在染料製造業中，由於過去的設備與技術的限制，多以鐵粉進行還原反應，卻也因此產生了大量鐵污泥的廢棄物環保問題，而永光化學公司，成功的研發加氫還原技術，取代原有的鐵粉還原法，不僅解決了廢棄物的問題，更減少生成物的流失，提升產率。

  11. 廢棄塑膠袋的處理不論採取掩埋(分解約需450年)，燃燒或是回收再製都有其困難缺失廢棄塑膠袋的處理不論採取掩埋(分解約需450年)，燃燒或是回收再製都有其困難缺失 • 近來有學者專家共同發展了利用農產品當原料並以細菌為媒介製造出生物可分解的塑膠袋(NodaxTM) ，不但對生態永續有益，相信對第三世界國家的經濟發展亦有所助益。 • 我國也有廠商致力於發展生物可分解的環保玉米袋，這是一種使用天然玉米當主要原料，不含環境難以分解的PP、PE、PS、PVC等泛用塑膠成分、燃燒無毒素、掩埋後可達60%以上自然分解的產品。

  12. 總結 • 上述這麼多的例子，在在地說明綠色化學這個新興的領域有其明確的科學法則，化學方法與技術。 • 「綠色化學」提供了一套可依循的研究法則，自起始端的製程改變反應程序與強調能源和資源的節省，可用來解決目前人類所製造的污染與浪費的問題，而且落實綠色化學的執行，甚至可以使化學成為環境保護與人類永續發展的先進學門。 • 從基本來說，綠色化學的推廣與實踐有賴於未來的化學家，新一代學子完善的教育養成與貢獻。

  13. 相關參考文獻供讀者自行索引 • *Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press: New York, 1998, p.30. • 黃素清，美國綠色化學挑戰總統獎案例(一)，經濟部永續產業發展雙月刊，第9期，民國92年06月15日 • 基因體研究中心主任翁啟惠院士得獎摘要:http://www.epa.gov/greenchemistry/aa00.html • Chemical Specialties公司網站：http://www.treatedwood.com • DuPont公司網站： http://www1.dupont.com/NASApp/dupontglobal/corp/index.jsp • The University of Minnesota Biocatalysis/Biodegradation Database: • Http://umbbd.ahc.umn.edu • (a)宏力生化科技網站： http://www.grace-bio.com.tw/ • (b)益欣環保科技公司網站:http://www.yih-shin.com.tw/index.htm • Poliakoff, M.; Isao Noda P& Gamble Company Green Chem., 2004, 6, G37. 網站導引: • 綠色化學機構： • (i) Green Chemistry Institute Home: http://www.chemistry.org/portal/a/c/s/1/acsdisplay.html?DOC=greenchemistryinstitute\index.html • (ii) U.S. Environmental Protection Agency: http://www.epa.gov/greenchemistry • (iii) 英國皇家化學學會: http://www.rsc.org/greenchem • 綠色化學相關教育網站: • http://www.chemistry.org/portal/a/c/s/1/acsdisplay.html?DOC=greenchemistryinstitute\education.html

More Related