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6.綠色化學的過去、現在與未來

  • 發布單位:綜合規劃組

在前幾期的文章中,我們已經了解了“綠色化學”這個觀念的各個基本面向,包含了綠色化學的實施緣起、綠色化學12原則的內涵以及綠色化學在現今各產業的應用狀況。因此,就讓我們透過本期文章的介紹,再一次回顧綠色化學一路走來的點點滴滴,並一同了解未來全世界推動綠色化學所將面對的挑戰吧!

 

綠色化學的起源

“綠色化學”這個概念,最初是美國環境保護署(Environmental Protection Agency, USEPA)對1990年美國國會所制定《污染預防法(The Pollution Prevention Act)》的回應。污染預防法宣布美國所制定的國家政策應該通過改進化學物質的生命週期管理(包括原料使用、製造過程、產品生產和回收利用)來消除其對於環境的污染,而不是僅僅在污染發生後才進行事後的處理和處置。

因此,在實施“綠色化學”計劃的過程中,USEPA的角色定位也逐漸產生了變化。在過去,USEPA身為美國監管化學物質的最高機構,負責化學物質的管理和控制,然而到了1991年,USEPA所屬的“污染預防和毒理學辦公室”啟動了一項研究撥款計劃,鼓勵產業界重新設計現有的化學產品和製造過程,以減少對於人體健康和環境的影響。USEPA並開始與美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)合作,於1990年代初期開始資助綠色化學的基礎研究。

在這些獎勵辦法中,1996年總統綠色化學挑戰獎(Presidential Green Chemical Challenge Awards)的實施,引起了學術界和工業界對綠色化學實施成功案例的關注,這個獎項所推動的綠色化學精神及各項獲獎的綠色化學技術,現已成為綠色化學教育課程的基石。綠色化學觀念的蓬勃發展,也直接造成了1990年代中後期有關於綠色化學的國際會議數量顯著增加。

其後,《綠色化學的12原則(The 12 Principles of Green Chemistry)》於1998年的出版,為綠色化學這個嶄新的領域提供了一套明確的發展指南。1999年,英國皇家化學學會(Royal Society of Chemistry)則創立了《綠色化學(Green Chemistry)》期刊。在過去的十數年中,有關綠色化學的研究如雨後春筍般地展開,其概念亦在各主要化學傳統期刊上持續受到關注。

綠色化學的起源

 

綠色化學:現在

自發展起始,綠色化學的主要精神,便在於針對工業製造過程及產生的化學產品進行重新再設計,以減少或消除有害物質的使用。換言之,綠色化學方法旨在重新審視構成我們社會和經濟基礎的一切化學物質之運作,包括產生、儲存和運輸,確保這些運作過程對人類和環境都是有益的。在將近20年的發展中,全球對於綠色化學的概念和實踐,已逐漸形成一項跨越地區的共識,即綠色化學須滿足“三重底線(Triple Bottom Line)”,“三重底線”亦即為經濟、社會和環境層面的永續性發展。

“一盎司的預防勝於一磅的治療(An Ounce of Prevention is Worth a Pound of Cure)”,這句大家耳熟能詳的諺語,或許十分適合作為“綠色化學”的核心精神。鑒於處理和處置危險化學品的成本十分的高昂,這些昂貴的支出將無可避免的扼殺創新的研發工作;有鑒於此,目前綠色化學的發展方向,勢必須將資金從研發(科學解決方案)轉移到危害管理(通常是法規和政治解決方案)。由過去全球的各項化學事故結果顯示,儘管化學工業已逐漸採用各種更先進、更安全的製程及設備,然而若一旦稍有疏失產生毒化災意外,大量危險化學品的逸散將導致現場工作人員的嚴重傷害和死亡,以及對於環境生態產生無法抹滅的破壞。

由於工廠意外難以避免,因此透過使用危害較小的化學物質,可以有效減輕一旦不慎發生意外後,逸散的化學品對於人體健康的傷害及對於自然環境的破壞。也因為如此,在綠色化學原則中,明確指出事前的預防是降低風險的主要方法,並要求透過使用無毒的化學藥品和無害的製造程序使化學品可能產生的危險部分最小化。現今,藉由合成效率、催化作用和溶劑技術的改進,綠色化學在減少危害的方面取得了巨大的成功;此外在更多的化學工業中,科學家已經逐漸採用了替代性合成方法來減少能源消耗,以及藉由生物基原料的使用來減少我們對枯竭的化石資源的依賴。

綠色化學的現在

 

綠色化學:未來

綠色化學的未來仍然存在著許多挑戰,這些挑戰的解決方案除了在化學領域中尋找之外,或許亦可以透過工程學、物理學及生物學這些不同專業領域的尖端技術中一窺曙光。舉例而言,涵蓋於毒理學中的不同分支學科,例如預測毒理學(Predictive Toxicology)和毒理基因組學(Toxicogenomic),已逐漸成為現今推進綠色化學發展中最重要的領域之一。

因此,在不久後的未來,綠色化學勢必將建立一套全面的跨領域合作方針。由於過去在綠色化學的概念與技術上,均僅針對化學物質或製造過程中的單一特性(例如毒性、致癌性或能源消耗性)來進行研究改進。然而經過近年來的發展後,綠色化學科學家們已經開始面臨到一項現實,就是未來綠色化學不應繼續侷限在傳統的化學思維與範疇中,而必須以一切物質的最小單位 - 分子 – 的角度思考,融合各領域學門原理,進而架構出一個統一的系統。科學家意識到,與其將散落於不同學門的原理視為要單獨優化的獨立參數,不如將這些原理視為具有相互補強潛力的不同組成部分。縱使建立一個共有的綠色化學架構是一項十分艱辛的挑戰,但是僅有通過不同理論的共同整合,方可使未來綠色化學的技術得以持續發展。

綠色化學的未來

 

本文轉譯自耶魯大學綠色化學與綠色工程中心

〈綠色化學的歷史〉

The Center for Green Chemistry and Green Engineering at Yale

History of Green Chemistry

 

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  • 資料發布日期:111-08-05
  • 資料檢視日期:111-08-05
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