发展绿色化学

实行循环经济　发展绿色化学

黄国文

（浙江工业大学　化学工程与材料学院　工业催化2003级博士研究生）

摘　要　循环经济是一种新型的、先进的经济形态，是集经济、技术和社会于一体的系统工程，它本质上是一种生态经济；发展循环经济是实现可持续发展的一个重要途径，同时也是保护环境和削减污染的根本手段。生态工业是循环经济的重要形式，发展生态工业园是实现循环经济的必然。生态工业园的建设要求大力发展绿色化学。

关键词　循环经济　可持续发展　生态工业　绿色化学

一、循环经济概述

循环经济(recycle economy)一词是对物质闭环流动型(closing materials cycle)经济的简称，是1992年联合国环境与发展大会提出走可持续发展道路之后，在少数发达国家中出现的新的经济发展模式。循环经济就是在人类的生产活动中，控制废弃物的产生，建立起反复利用自然的循环机制，把人类的生产活动纳入到自然循环中去，维护自然的生态平衡。循环经济是经济利益和环境利益兼而有之的双赢经济，它给全球带来全新的环境效益的同时，也给人们带来巨大的经济效益。其经济活动具体化为资源-生产-分配-交换-消费-再生资源，力求不生产或少生产废弃物，并从根本上争取解决资源枯竭问题，达到经济发展与自然环境协调与和谐。因此，可以认为，循环经济是我们“开创生产发展、生活富裕和生态良好的文明发展道路”的最佳发展模式。

循环经济的内涵是生态经济，其基本要点是：以生态思维作经济活动全过程的总体设计，使经济活动像生态系统那样，自我调节控制能量流动和物质循环，做到综合、反复利用资源，变以往末端治理污染为源头消除或最大限度减少污染，以保护自然环境，从而产生最大的社会效益。由于循环经济可以为优化人类经济系统各个组成部分之间关系提供整体性的思路，从而可以从根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐冲突。因此，发展循环经济是实施可持续发展战略的重要途径和实现方式。循环经济把清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体，运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，因此本质上是一种生态经济。它把经济活动重构组织成一个“资源-产品-再生资源”的反馈式流程和“低开采、高利用、低排放”的循环利用模式，使得经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，从而实现经济活动的生态化。循环经济主要有三大原则，即：减量化、再利用、资源化，每一原则对循环经济的实施都是不可少的。

20世纪90年代之后，发展知识经济和循环经济成为国际社会的两大趋势。知识经济要求加强经济运行过程中智力资源对物质资源的替代，实现经济活动的知识化转向；循环经济则要求以友好的方式利用自然资源和环境，实现经济活动的生态化转向。自从90年代实施可持续发展战略以来，日本正在把发展循环经济、建立循环型社会看作是实施可持续发展战略的重要途径和方式。1998年，日本提出的新千年计划，不仅把“人口减少、高龄化下的经济社会结构”和“循环经济社会结构”作为面向21世纪日本经济社会体制研究的两大课题，而且把推进循环经济作为构建21世纪社会结构的目标，确立2000年为循环经济社会元年。2000年5月，日本众参两院表决通过了《循环型社会推进基本法》。1996年10月，德国一部新环境法律《循环经济法》正式生效，该法律的核心思想是促使更多的物质资料保持在生产圈内。《循环经济法》明确规定，生产中首先避免产生废物，否则必须对材料或能源进行充分利用，只有两者都难以实现的情况下才可以对废物进行环境能够承受的清除。由此可见，国外对循环经济已有很大的重视。

二、建立生态工业园，发展绿色化学

当今，“可持续发展”作为指导各国经济、社会发展的一项总体战略，已逐渐被人们所认识并不断深入人心。从可持续发展的观念出发，要改变传统的经济发展模式，发展集约型、资源节约型的发展模式，关键在于人们要正确树立一种生态观，要用生态观去观察周围的环境，制定适宜的政策，规范我们的行为，保护生存的环境。因此，现在大力提倡生态农业、生态工业、生态管理……发展生态工业园是实现“循环经济”的必然选择。

从90年代开始，发达国家在发展循环经济，建立生态工业园的方面做了有意义的尝试，创立了自然资源-产品及用品-再生资源的新的经济发展思维模式，其中最为典型的是丹麦卡伦堡生态工业区。在循环经济及3R理论(减量化、再使用、再循环)的指导下，生态工业园已经成为许多国家工业园区改造的方向，同时也成为我国第三代工业产业园的主要发展形态。生态工业园的建设将会冲击现有的环保政策及理念。传统的环保工作的重点和主要内容是治理污染、达标排放，进行尾端的排放治理。而生态工业园是按照自然生态系统的模式，强调通过建立起不同工业流程和不同行业之间的横向共生关系来实现工业体系中物质的闭路循环。为废物找到下游的接受者，是加强产品及生产过程的环境管理，从治标转向治本，即从末端治理污染到开发清洁生产技术，减少污染源头。这样，环保的概念由单个企业的范围提高到了更高层次和更大的范围之内，这种在生产过程中削减污染的理念，对传统的环保政策提出了新的课题。

当代全球十大环境问题是：①大气污染；②臭氧层破坏；③全球变暖；④海洋污染；⑤淡水资源紧张和污染；⑥土地退化和沙漠化；⑦森林锐减；⑧生物多样性减少；⑨环境公害；⑩有毒化学品和危险废物。其中至少有7个，即①、②、⑧、⑨直接与化学和化工产品的化学物质污染有关。因此，从根本上治理环境污染的必由之路是大力发展绿色化学。

生态工业园的建立要求大力发展绿色化学。绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域，现已成为当前化学研究的热点和前沿，而且是21世纪化学发展的重要方向之一。从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境观点看，它是利用化学原理从源头上减少或消除化学工业对环境的污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。目前，绿色化学作为未来化学工业发展的方向和基础，越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。为了实现减低环境负荷，应采取如下措施：采用绿色能源，使用绿色资源，使用替代资源，亦即使用清洁资源。产业的高效率化、省资源化，尽量削减排出的废气、废水、废物。

（一）绿色化学的基本概念

所谓绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。因此，绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，其研究的目的为，通过一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生，使所设计的化学产品或过程更加环境友好。绿色化学包括所有可以降低对人类健康与环境产生负面影响的化学方法、技术和过程。与传统的污染处理不同，绿色化学通过改变化学产品或过程的内在本质，来减少或消除有害物质的使用与产生。同时，绿色化学追求高选择性反应，极少生成副产品，甚至达到原子经济性，实现零排放。

（二）绿色化学的原理

绿色化学作为一门新的学科，尚有一些不成熟的地方。但经过10多年的研究与探索，该领域的先驱研究者已总结出了绿色化学的一些理论和原则，为绿色化学的研究工作奠定了基础。P.T.Anastas和J.C.Waner提出的12条绿色化学的原则目前为国际化学界所公认，它反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容，同时也指明了未来发展绿色化学的方向。这12条原则具体可概括为：

（1）防止废物的生成比在其生成后再处理更好；

（2）设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地转移至最终产品中；

（3）设计合成方法时，只要可能，应最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质；

（4）设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性；

（5）应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂；

（6）合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最好采用在常温常压条件下的合成方法；

（7）在经济合理和技术可行的前提下，应选用可再生资源代替消耗资源；

（8）在可能的前提下，尽量不用不必要的衍生物，如限制性基团、保护和去保护基团等；

（9）合成方法中采用高选择性的催化剂比用化学计量助剂更优越；

（10）化学品应设计成使用后容易降解为无害物质；

（11）分析方法应能真正实现在线检测，在有害物质生成前加以控制；

（12）选择化学生产过程的物质，使化学意外事故(包括爆炸、火灾、渗透等)的危险性降低到最小程度。

根据绿色化学研究的12条原则，我们可以把绿色化学的主要研究内容归结为原子经济反应、无毒无害原料和可再生资源、无毒无害催化剂、无毒无害溶剂以及环境友好产品等。

原子经济性反应是绿色化学的核心内容之一。Trost在1991年首先提出了原子经济性(Atom economy)的概念，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料中的原子百分之百地转变成了产物，不产生副产物或废物，实现废物的零排放(zero emission)。原子经济性的反应有两个显著的优点：一是最大限度地利用了原料；二是最大限度地减少了废物的排放，减少了环境污染，适应了社会要求，是合成方法发展的趋势。寻找与开发清洁的可再生能源是绿色化学的重要研究方向。可再生能源主要包括太阳能、水利和水热、风能、生物质以及地热能源等。

绿色化学具有广阔的发展前景，虽然难以对其未来发展趋势与研究动向作出准确而全面的预测，但是绿色化学将通过不断的改进、发展与创新而日益接近环境无害的目标。

三、结论

循环经济可以说是一种“生态经济”、“绿色经济”，生态革命要求发展绿色化学。发展生态工业园、发展绿色化学是实现“循环经济”的必然选择。工业生态学的发展为工业的可持续发展提供了理论参考，随着环境污染、资源枯竭、生态破坏以及诸多全球性环境问题日益受到重视，“绿色化学”的研究和实施正在全球兴起，并被认为是实现可持续发展的重要途径。21世纪绿色化学的进步将会证明我们有能力为我们生存的地球负责。绿色化学是对人类健康和我们生存环境所做的正义事业。

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