美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”2011

美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”2011年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”簡介2011年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”獲獎概況各獎項(xiàng)獲獎原因、內(nèi)容和意義美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”簡介1995年3月16日，美國宣布設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”并于1996年在華盛頓國家科學(xué)院頒發(fā)了第一屆獎項(xiàng)。設(shè)立五個獎項(xiàng)：1.綠色合成路線獎2.綠色溶劑/反應(yīng)條件獎3.設(shè)計更綠色化學(xué)品獎4.小企業(yè)獎5.學(xué)術(shù)獎目的：促進(jìn)污染的防止和工業(yè)生態(tài)的平衡。評價標(biāo)準(zhǔn)：對人們健康和環(huán)境有益，具有科學(xué)創(chuàng)新性、應(yīng)用價值等。2011年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”獲獎概況綠色合成路線獎（Greener

SyntheticPathwaysAward）

Genomatica公司因用低值、可再生原料生產(chǎn)大宗基礎(chǔ)化學(xué)品1,4-丁二醇（BDO）而獲得綠色合成路線獎。BDO

是大宗基礎(chǔ)化工原材料，廣泛用于制備通用聚合物產(chǎn)品，如彈力纖維、汽車用塑料、跑鞋等，全球每年約消耗28億磅BDO，約三十億美元的市場份額。

Genomatica公司應(yīng)用成熟的基因技術(shù)，開發(fā)了通過發(fā)酵糖制備BDO的方法。獲獎原因BDO是做什么的？相關(guān)內(nèi)容

自2010年的上半年起，Genomatica公司已在小型發(fā)酵實(shí)驗(yàn)廠生產(chǎn)BDO，并在2011年開始向規(guī)?；七M(jìn)。Genomatica公司的生化BDO各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)與由石油生產(chǎn)的BDO相近。各大化學(xué)品公司已經(jīng)成功地利用生化BDO作為原料生產(chǎn)聚合物。

Genomatica公司的生化BDO生產(chǎn)設(shè)備投入少，生產(chǎn)開支較傳統(tǒng)的BDO少15%～30%。Genomatica公司希望生化BDO在原油每桶45美元或者天然氣每百萬Btu3.5美元的時候仍有較強(qiáng)的競爭力。如果具備商業(yè)規(guī)模，生化BDO比傳統(tǒng)BDO更便宜。Genomatica公司準(zhǔn)備與大公司合作將生化BDO推向市場，并希望能于2012年開始，在美洲歐洲和亞洲實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)BDO。意義與價值

初步生產(chǎn)過程分析顯示Genomatica公司生產(chǎn)的生化BDO，只需由乙炔合成BDO四成的能耗；同時生化BDO需要

來合成，因此可以減少七成的

排放；發(fā)酵生產(chǎn)生化BDO不需要有機(jī)溶劑，廢水也可以循環(huán)使用；此外，生化BDO的發(fā)酵途徑只需要常溫常壓，生產(chǎn)環(huán)境更安全。成本低15%～30%能耗低60%排放量70%綠色反應(yīng)條件獎（Greener

ReactionConditionsAward）獲獎原因

Kraton公司（KratonPerformancePolymers，Inc.）因開發(fā)

高聚物膜技術(shù)而榮獲更綠色反應(yīng)條件獎。有什么性質(zhì)？

系列膜是含有聚叔丁基苯乙烯的剛性鏈段、聚乙烯-丙烯剛-柔鏈段以及用于輸送水或離子的苯乙烯-硫化苯乙烯鏈段的相分離的嵌段共聚物。這種A-B-C-B-A嵌段共聚物在干燥和潮濕條件下都具有高強(qiáng)度和高韌性。相關(guān)內(nèi)容

較目前使用的反滲透膜，

膜具有制備時只需很少的溶劑、沒有聚氯乙烯（PVC）、機(jī)械強(qiáng)度高、水通量提高400多倍的優(yōu)點(diǎn)，使用該膜安全、高效。以現(xiàn)運(yùn)行良好的一個中等規(guī)模的反滲透（RO）工廠比較：使用

膜保守估計可節(jié)省超過70%的膜成本和近50%的能源成本。因它機(jī)械強(qiáng)度高，在反向電滲析（EDR）的應(yīng)用中可使用薄膜，從而降低原材料用量，且因膜電阻變小而降低能耗。

Kraton公司在2010年已在美國、中國和德國使用了

膜。在2010年第三季度，Karton成功地實(shí)現(xiàn)了10t規(guī)模的

生產(chǎn)。意義與價值

反滲透進(jìn)行鹽水凈化是膜過濾的一個高級技術(shù)。Kraton公司研發(fā)出了一種不含鹵素、高膜通量、使用更少溶劑的聚合物膜材料。這種

膜的優(yōu)點(diǎn)包括：凈化水量是傳統(tǒng)膜的400多倍，膜成本降低70%，能源消耗少50%。凈化水量高

400多倍成本低

70%能耗低50%設(shè)計更綠色化學(xué)品獎（Designing

GreenerChemicalsAward）獲獎原因

Sherwin公司（Sherwin-WilliamsCompany）因開發(fā)水基的丙烯酸醇酸涂料而獲得設(shè)計更綠色化學(xué)品獎。設(shè)計背景

油基的醇酸涂料含有高揮發(fā)的有機(jī)物（VOC），在干燥過程中易造成空氣污染。目前的丙烯酸類涂料含有較少VOC，但性能不能與油基醇酸涂料媲美。相關(guān)內(nèi)容

為迎接這一挑戰(zhàn)，Sherwin公司基于可持續(xù)性原則開發(fā)了新型、低VOC水性丙烯酸醇酸涂料技術(shù)。其核心技術(shù)是低VOC，且使烯醇樹脂-丙烯酸易分散（LAAD），其成分主要是可循環(huán)使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、丙烯酸樹脂和豆油。PET鏈段可增加涂料的剛性、硬度和抗水能力；丙烯酸可改進(jìn)涂料的干燥次數(shù)和使用的耐久性；而豆油的功能是提高涂料的成膜性、光澤度、彈性和加工性能。該技術(shù)使水性丙烯酸涂料在建筑、工業(yè)維修等應(yīng)用領(lǐng)域中達(dá)到油基醇酸涂料相同的使用效果。

自2010年以來，Sherwin公司所生產(chǎn)的ProClassic水基丙烯酸醇酸、ProMar200水基丙烯酸醇酸樹脂和ProIndustrial水基琺瑯，足以減少超過80萬磅的VOC和其它石油基原料的使用。意義與價值

Sherwin-Williams公司研發(fā)了水基的丙烯酸醇酸樹脂油漆，這種油漆含的揮發(fā)性有機(jī)物較少，原料可以來自于回收的塑料蘇打水瓶、丙烯塑料和黃豆油。這種油漆既有醇酸樹脂油漆的優(yōu)異性能，又有丙烯酸油漆含VOC少的特點(diǎn)。僅在2010年，Sherwin-Williams公司制造的新油漆足足減少了360噸VOCs的排放。原料循環(huán)

使用性污

染

物揮發(fā)性可持續(xù)發(fā)展小企業(yè)獎（SmallBusinessAward）獲獎原因BioAmber公司（BioAmber，Inc.）因開發(fā)生物基的琥珀酸的綜合生產(chǎn)和下游應(yīng)用而榮獲小企業(yè)獎。設(shè)計背景琥珀酸是一種基礎(chǔ)分子，許多重要的化學(xué)物質(zhì)都是由它合成的，主要用于食品、藥品和化妝品等多個領(lǐng)域，是真正的“平臺分子”。但是以石油原料生產(chǎn)琥珀酸的高成本限制了它的用途。相關(guān)內(nèi)容

BioAmber公司以一種大腸桿菌為催化劑和新的純化過程制備琥珀酸，是第一個在中性介質(zhì)中生物發(fā)酵、以水為主純化制備琥珀酸的方法。BioAmber公司既可生產(chǎn)琥珀酸，也可生產(chǎn)多種化學(xué)品，如脂肪酸、乙酸等。同時還將琥珀酸用于以下四個方面：①轉(zhuǎn)換為BDO以及其它碳四化合物；②生產(chǎn)琥珀酸酯，用于無毒溶劑以及替代在生產(chǎn)PVC及其它塑料中的鄰苯二甲酸酯類增塑劑；③生產(chǎn)可生物降解、再生的塑料。BioAmber公司還率先開發(fā)了聚丁二酸丁二醇，其超過50%來源于生物基，可以抗100℃以上高溫，且可生物降解。

在2011年，BioAmber公司在北美建成的2000kt的設(shè)備，每年能吸收8t的二氧化碳。BioAmbe公司還與一些大化學(xué)品公司合作，將琥珀酸的生產(chǎn)量提高到商業(yè)化程度。意義與價值

BioAmber公司開發(fā)生物基的琥珀酸與傳統(tǒng)石油法生產(chǎn)相比，成本低且原料可再生，生產(chǎn)過程能減少60%的能源，減少碳排放以及降低40%的成本。在原油低于每桶40美元時仍然有優(yōu)勢。成本低40%能耗低60%碳排放量市場優(yōu)勢學(xué)術(shù)獎（AcademicAward）獲獎原因

2011年的學(xué)術(shù)獎由加州大學(xué)圣巴巴拉分校的BruceH.Lipshutz教授獲得。他的研究結(jié)束了對有機(jī)溶劑的依賴。

許多化學(xué)反應(yīng)都在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，而有機(jī)溶劑易揮發(fā)、毒性大且易燃。每年全世界要用數(shù)以億噸計的有機(jī)溶劑，而其中的大部分成為廢棄物。而水本身不能作為反應(yīng)介質(zhì)替代有機(jī)溶劑，因?yàn)樵S多化學(xué)物質(zhì)不溶于水也不能在水中反應(yīng)。目前表面活性劑可以提高有機(jī)反應(yīng)物在水中的溶解度，但它們也會使得反應(yīng)物分散，導(dǎo)致反應(yīng)變慢。設(shè)計背景相關(guān)內(nèi)容

Lipshutz教授設(shè)計了一種全新的第二代表面活性劑，命名為TPGS-750-M。它由幾種安全、可降解且價格便宜的成分組成：生育酚（維生素E）、琥珀酸及聚乙二醇單甲醚（MPEG-750）。TPGS-750-M可在水中形成“納米膠?！保瑑?nèi)層是油溶性的，外層是水溶性的。少量的TPGS-750-M就可以在水中形成直徑50～100nm的納米反應(yīng)器來進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)并獲得高產(chǎn)率。

可以為很多有廣泛應(yīng)用的有機(jī)反應(yīng)量身定做TPGS-750-M尺寸（例如鈀催化的偶聯(lián)反應(yīng)）；在室溫下，TPGS-750