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美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”2011年美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”簡(jiǎn)介2011年美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)概況各獎(jiǎng)項(xiàng)獲獎(jiǎng)原因、內(nèi)容和意義美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”簡(jiǎn)介1995年3月16日,美國(guó)宣布設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”并于1996年在華盛頓國(guó)家科學(xué)院頒發(fā)了第一屆獎(jiǎng)項(xiàng)。設(shè)立五個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng):1.綠色合成路線獎(jiǎng)2.綠色溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)3.設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)4.小企業(yè)獎(jiǎng)5.學(xué)術(shù)獎(jiǎng)目的:促進(jìn)污染的防止和工業(yè)生態(tài)的平衡。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):對(duì)人們健康和環(huán)境有益,具有科學(xué)創(chuàng)新性、應(yīng)用價(jià)值等。2011年美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)概況獎(jiǎng)項(xiàng)概況綠色合成路線獎(jiǎng)Genomatica公司開(kāi)發(fā)了從可再生原料低成本生產(chǎn)基本化學(xué)品1,4-丁二醇的路線綠色溶劑/反應(yīng)條件獎(jiǎng)KratonPerformancePolymers,Inc合成了一系列無(wú)鹵素的、高滲透性的聚合物膜設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)Sherwin-Williams公司研究出了一種水基醇酸丙烯酸涂料制備技術(shù),這類(lèi)涂料結(jié)合了醇酸類(lèi)涂料的良好涂裝性能和丙烯酸類(lèi)涂料的低揮發(fā)性特點(diǎn)小企業(yè)獎(jiǎng)BioAmber公司利用可再生的原料,并采用能源部授權(quán)使用的一種生物催化劑E.coli,通過(guò)生物催化反應(yīng)合成了琥珀酸學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Lipshulz教授設(shè)計(jì)了一種安全的表面活性劑,能在水中形成微小的液滴綠色合成路線獎(jiǎng)(GreenerSyntheticPathwaysAward)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(jiǎng)。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(chē)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(chǎng)份額。Genomatica公司應(yīng)用成熟的基因技術(shù),開(kāi)發(fā)了通過(guò)發(fā)酵糖制備BDO的方法。獲獎(jiǎng)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(kāi)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(kāi)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(wàn)Btu3.5美元的時(shí)候仍有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng),并希望能于2012年開(kāi)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(jià)值初步生產(chǎn)過(guò)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(shí)生化BDO需要來(lái)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(jiǎng)(GreenerReactionConditionsAward)獲獎(jiǎng)原因Kraton公司(KratonPerformancePolymers,Inc.)因開(kāi)發(fā)高聚物膜技術(shù)而榮獲更綠色反應(yīng)條件獎(jiǎng)。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(shí)只需很少的溶劑、沒(méi)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(gè)中等規(guī)模的反滲透(RO)工廠比較:使用膜保守估計(jì)可節(jié)省超過(guò)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(guó)、中國(guó)和德國(guó)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(jià)值反滲透進(jìn)行鹽水凈化是膜過(guò)濾的一個(gè)高級(jí)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(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)(DesigningGreenerChemicalsAward)獲獎(jiǎng)原因Sherwin公司(Sherwin-WilliamsCompany)因開(kāi)發(fā)水基的丙烯酸醇酸涂料而獲得設(shè)計(jì)更綠色化學(xué)品獎(jiǎng)。設(shè)計(jì)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(guò)程中易造成空氣污染。目前的丙烯酸類(lèi)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(kāi)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(shù)脂-丙烯酸易分散(LAAD),其成分主要是可循環(huán)使用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯酸樹(shù)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(lái),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(shù)脂和ProIndustrial水基琺瑯,足以減少超過(guò)80萬(wàn)磅的VOC和其它石油基原料的使用。意義與價(jià)值Sherwin-Williams公司研發(fā)了水基的丙烯酸醇酸樹(shù)脂油漆,這種油漆含的揮發(fā)性有機(jī)物較少,原料可以來(lái)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(shù)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(jiǎng)(SmallBusinessAward)獲獎(jiǎng)原因BioAmber公司(BioAmber,Inc.)因開(kāi)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(jiǎng)。設(shè)計(jì)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(gè)領(lǐng)域,是真正的“平臺(tái)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(guò)程制備琥珀酸,是第一個(gè)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(shí)還將琥珀酸用于以下四個(gè)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(wú)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(lèi)增塑劑;③生產(chǎn)可生物降解、再生的塑料。BioAmber公司還率先開(kāi)發(fā)了聚丁二酸丁二醇,其超過(guò)50%來(lái)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(jià)值

BioAmber公司開(kāi)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(guò)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(shí)仍然有優(yōu)勢(shì)。成本低40%能耗低60%碳排放量市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)(AcademicAward)獲獎(jiǎng)原因2011年的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)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(duì)有機(jī)溶劑的依賴(lài)。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?xún)|噸計(jì)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(huì)使得反應(yīng)物分散,導(dǎo)致反應(yīng)變慢。設(shè)計(jì)背景相關(guān)內(nèi)容Lipshutz教授設(shè)計(jì)了一種全新的第二代表面活性劑,命名為T(mén)PGS-750-M。它由幾種安全、可降解且價(jià)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?!?,內(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(lái)進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)并獲得高產(chǎn)率??梢詾楹芏嘤袕V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-M也可以

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