绿色化工原理作业(美国总统化学奖)2015年
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1、 对历届“总统绿色化学挑战奖”,按照年度、奖项、获奖者(单位)和获奖原因,进行简单的总结。
年度 奖项 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 1996 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 1997 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 1998 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 获奖者(单位) 孟山都公司 Dow化学公司 美国罗姆斯公司 Donla公司 Holtzapple教授 BHC公司 Imation公司 Albright&Wilson公司 Legacy公司 Desimone教授 佛列克西斯公司 阿尔贡国立实验室 罗姆-哈斯公司 Pyrocool公司 M.MTrost教授 获奖原因 氨基二乙酸钠合成新工艺 发明用纯二氧化碳为起泡剂生产聚乙苯泡沫塑料的方法 研制的(Sen-NineTM)海洋生物防垢剂 热聚天冬氨酸聚合物的生产和应用 开发了把废弃的生物质转化成动物饲料、化学品和燃料 合成布洛芬的新工艺 医药造影底片处理的“干视”技术,不产生废液 研制的杀菌剂四羟基甲基硫酸磷 发明“冷臭氧”工艺 发明能用于超临界二氧化碳(SC-CO2)中的表面活性剂 研制的4-氨基-二苯基胺合成新工艺 利用一米发酵生产乳酸乙酯的方法 选择性毛虫剂和选择性昆虫控制剂的发明及市场化 开发的可生物降解的表面活性剂 提出的“原子经济性”概念 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 1999 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2000 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2001 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 Eli Lilly实验室 Nalco公司 Dow公司 Bioline公司 Collins教授 RCC 贝尔 Dow Revlon 翁启惠教授 Bayer 和Bayer AG公司 将生物酶催化剂用于制药工业 开发的在水基分散体系中生产聚合物的方法 发明的新型天然杀虫剂产品Spinosad 将廉价废弃纤维素转化为乙酰丙酮及其衍生物 发展了一系列Fe(III)络合物,称为TAML活化剂,可增强H2O2的氧化能 开发了合成一种抗病毒药物Cytovene的新工艺 发出二组分水基聚氨基甲酸酯涂料,并为市场设计了多种配方 发明了对环境友好的控制白蚁的杀虫剂 发明的一种新颜料可通过紫外线照射使玻璃着色 研究酶催化剂并研发出一种新型抗生素 可生物降解的螯合剂———氨基二琥珀酸盐,100 %无废物释放,用作助洗剂、漂白稳定剂、肥料添加剂 Novozymes 公司 PPG工业集团 EDEN 生物子公司 李朝军教授 用果胶裂解酶进行棉纤维润湿脱脂工艺,可使纺织厂节水30 %- 50 % 把阳离子电沉积油漆用于汽车工业,用钇代替铅、铬、镍,抗腐蚀性强 Harpin 无毒性蛋白质技术,用于激发植物自然产生防御系统,抗病虫害 发展了“准自然”催化作用,开发在空气和水中应用的过渡金属催化剂,用于以水为溶剂的多种合成反应 开发了合成 Sertraline 重要药物Zoloft 的有效成分的新工艺,减少污染,提高绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2002 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 Pfizer 公司 了工人的安全性 Cargill DowLLC公司 CSI公司 SC Fluids 公司 Pittsburgh 大学 用领域 开发“绿色催化”新工艺,用金属直接制备固体金属氧化物催化剂,消除了硝酸绿色合成路线奖 南方化学公司 盐废料和 NOx 的排放 开发了用从玉米中提取的葡萄糖生产 1 ,3-丙二醇的新工艺,对聚合物和其他绿色反应条件奖 2003 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 2004 绿色反应条件奖 Buckman 实验室 开发了一种新型的促进纸张循环利用的Optimyze 技术,提高了纸制品的质量Shaw 公司 Agra Quest 公司 布鲁克林理工大学 反应更为顺畅 BMS公司 开发“通过植物细胞发酵与提取制备的绿色合成”工艺,符合可持续发展要求 开发了聚烯烃方块地毡,产品更易回收利用,可取代 PVC和酞酸酯增塑剂 开发第一个广谱生物杀菌剂 Serenade ,对鱼类、鹌鹑、蜜蜂、蚯蚓等物种无毒 开发出脂肪酶催化聚酯合成反应的通用生物催化剂,无需反应物侧链保护剂,杜邦公司 化学品生产极具吸引力 开发了一种聚乳酸的绿色生产工艺,产率高,不使用有机溶剂 采用环境友好的碱式四元铜盐替代有毒害性的铬砷合剂作为木材防腐剂 超临界 CO ,用于半导体工业中光致抗蚀剂的去除技术 建立一种简单模式来筛选能以低压CO 做溶剂的有机物质,从而拓宽CO 的应和造纸的效率 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 Engelhard公司 Jeneil 生物表面活性剂公司 乔治亚州技术学院 有工业化前景 酶催化酯交换技术生产低游离脂肪酸油脂;Merck 公司重新设计高效立体选择绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2005 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2006 绿色化学品设计奖 SCJ 公司 用于指导消费品配方的改进 Archer Daniels Midland公司 开发了优质环保的有机颜料 Rightfit , 成本低廉,附加值高 开发了天然低毒的合成表面活性剂替代品:鼠李糖脂生物表面活性剂 开发了联结反应与分离的友好可调溶剂,通过循环利用使废物排放最小化,具ADM和 Novozymes 公司 性合成药物 Emend的活性成分 BASF公司 开发了一种紫外光可固化的、单组分、低挥发性有机物的汽车修补底漆 开发了一种非挥发性、反应活性的聚结剂,大大降低了乳胶涂料挥发性的有机物含量 Metabolix 公司 Rogers 教授 Merck 公司 Codexis 公司 子的生产过程 研发出 Greenlist 系统,用来评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响,并成功利用生物技术合成天然塑料,应用广泛、环境友好、高性能 建立一种用离子液体溶解和处理纤维素制备新型材料的“平台策略” 开发了用β-氨基酸制备Januvia 活性成分的新颖合成路线,总产率提高了50 % 研发了一条基于酶催化的新途径,极大改善了用于合成Lipitor 的关键构件分开发了苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环利用方法,是一种更安全的化小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 Hercules 公司 绿色反应条件奖 2007 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 绿色化学品设计奖 2008 开发新型稳定的碱金属合成工艺,既降低了直接使用活性金属的风险和成本,小企业奖 学术奖 2009 绿色合成路线奖 SiGNa 化学公司 同时还维持了碱金属的有效性 密歇根州立大学 Eastman化学公司 研制硼酸酯绿色生产工艺,实现了高效、高收率的转化,不使用溶剂,是清洁反应 开发了不使用溶剂的生物催化技术,生产用于化妆品和个人护理产品的配料——酯类 Cargill 公司 NovaSterilis公司 Michael J. Krische 教授 Battelle 研究所 Nalco 公司 Dow Agrosciences公司 HTI公司 开发了用选择性纳米催化技术直接合成H2O2的合成路线,无任何有毒废料 开发了BiOH多羟基化合物,可节约23%的能源消耗,减少36%的CO 排放 开发了使用超临界 CO2,环境友好的医用杀菌技术 发展了具有完善原子经济性和选择性的以氢为媒介的 C—C键构建方法 成功开发生物基调色剂并实现商业化生产 开发出3D TRASAR 冷却水处理技术,减少污染,节约用水 研发成功第二代多杀菌素 Spinetoram, 低毒,对环境的影响小 Arkon和NuPro技术公司 学品处理系统,从而消除了危险溶剂的使用,减少了溶剂挥发和爆炸的可能性 Galen J.Suppes 教授 俄勒冈州立大学Forest、从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和合成聚羟基化合物的单体 开发了环境友好的木材加工黏合剂,并获得商业应用,可替代有毒 UF 树脂
绿色反应条件奖 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 法国电机公司 宝洁公司与库克 发明了一种安全、低温、快速、准确分析蛋白质的方法。 复合材料和聚合物在涂料和油漆配方中使用生物基的ChempoloR树脂和SefoseoR蔗糖酯,得到了高性能、低VOC的醇酸油漆和涂料。 Virent能源系统公司 Krzysztof Matyjaszewski教授 开发BioForming○R过程,催化植物糖转化为液体碳氢燃料。 提出了在铜催化剂和环境友好还原剂作用下,原子转移自由基聚合的新方法 他们共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线 美国DOW化学公司和德国BASF公司 绿色反应条件奖 2010 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 2011 绿色化学品设计奖 Polymers,Inc Merck&CoInc公司和Codexis Inc公司 Clarke公司 LS9,Inc公司 廖俊智教授 Genomatica公司 Kraton Performance 他们研制了一种改进的转氮酶,使2型糖尿病的治疗药物Sitagliptin合成条件更符合绿色化学要求 合成了一种改进型的多杀菌素,针对灭杀蚊子幼虫非常有效 利用生物技术研制了可用作燃料和化学品的产品:RenewablePetroleumTM 领导的团队利用二氧化碳合成长链醇的方法,实现了二氧化碳的循环利用 开发了从可再生原料低成本生产基本化学品1,4-丁二醇的路线 合成了一系列无卤素的、高渗透性的聚合物膜 研究出了一种水基醇酸丙烯酸涂料制备技术,这类涂料结合了醇酸类涂料的Sherwin-Williams公司 良好涂装性能和丙烯酸类涂料的低挥发性特点 利用可再生的原料,并采用能源部授权使用的一种生物催化剂E.coli,通过生小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 尼亚大学的一位博士生 血管疾病。 研发MAX HT“拜耳法”阻垢剂产品技术,这种技术可以显著提高氧化铝生产过绿色反应条件奖 氰特工业公司 程中的能效,每年可以减少数百万磅的有害废酸产生以及数十亿磅的二氧化碳排放。 研发的应用于造纸工业的纤维改性酶技术可以提高纸的强度和质量,而不需绿色化学品设计奖 2012 研发出一种生产高性能绿色专用化学品的低成本技术,而获得小企业奖。相小企业奖 Elevance可再生科学公司 对于石化生产技术而言,该技术可以降低能耗,并显著减少温室气体的排放,可广泛应用于消费品和工业品生产。 Robert M. Weymouth博士学术奖 和James L. Hedrick博士 学术奖 Geoffrey W. Coates博士 料制品。该技术可以广泛应用于黏合剂、泡沫、塑料领域,并有希望开发出的终端产品,有利于塑料瓶的回收利用,可大量减少塑料垃圾。 研发的可降解聚合物合成技术,以二氧化碳和一氧化碳为原料合成可降解塑研发的有机催化技术可以去除塑料生产过程中的有害金属,生产出更加安全巴克曼公司 要添加化学品或增加能源消耗,还可以令造纸业增加再生纸的比例。 BioAmber公司 物催化反应合成了琥珀酸 Lipshulz教授 克迪科思公司以及加利福设计了一种安全的表面活性剂,能在水中形成微小的液滴 研发出一种更加高效、安全的绿色化学方法生产辛伐他汀药物,用于治疗心一种应用于罐头内壁的双酚A替代产品。 绿色合成路线奖 绿色反应条件奖 绿色化学品设计奖 2013 开发低毒性的三价铬生产高性能铬涂层加工技术,在不降低使用性能的同时,小企业奖 学术奖 法拉第公司 减少百万磅六价铬 Richard P. Wool 教授 从事可持续大分子聚合物与复合材料的优化设计 培养的微藻可生产满足顾客订单需要的植物油,这些植物油能够达到或超过绿色合成路线奖 Solazyme 公司 传统植物油的性能,与传统生产的植物油相比,微藻油不受季节、地点、原料来源影响,且性能稳定 绿色反应条件奖 2014 绿色化学品设计奖 小企业奖 学术奖 绿色合成路线奖 2015 绿色反应条件奖 SOLTEX 公司 Solberg 公司 Amyris 生柴油——金合欢烷。 Stahl 教授 LanzaTech 公司 改进催化方法,将氧气作为氧化剂用于有机氧化合成。 开发了一种将工业废气CO、CO2发酵转化为乙醇、2,3-丁二醇的工艺 开发了一种新的用固态催化剂固定床反应器高效生产聚异丁烯(PIB)的方法。 发明高效浓缩、不含卤素的RE-HEALINGTM(RF)泡沫灭火剂。 利用自己的专利菌株,工业化规模地把糖类发酵成达到石油燃料标准的可再QD Vision公司 量子点合成法生产高效显示器件和照明产品。 Life Technologies公司 陶氏化学公司 嘉吉公司 开发了用于基因检测的关键化学品更高效而且更经济的生产工艺。 开发了EVOQUETM预复合聚合物技术。 开发了植物油为原料的变压器油,其产品更不易燃、毒性更低。 使用环状碳酸酯与胺反应取代传统的异氰酸酯与多元醇反应,合成聚氨酯涂绿色化学品设计奖 HCT公司 料和绝缘泡沫。 开发了一种超临界水解纤维素为糖类,作为生产化学品和生物燃料原料的小企业奖 Renmatix 公司 Plantrose?工艺 不使用金属催化剂,将生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛(HMF)自身二聚学术奖 Eugene Y.-X. Chen 教授 为5,5'-二羟甲基糠醛(DHMF);二甲基丙烯酸酯聚合成可生物降解的聚酯。 气候变化奖 Algenol 公司 开发了一种基因改造蓝藻细菌(蓝藻)的技术,利用CO2、阳光和盐水生产乙醇和生物燃料
2、 对历届“总统绿色化学挑战奖”的各获奖项目的内容、原因和重要意义进行详细评述。
绿色合成路线奖
1996年
获奖内容和原因: Monsanto公司不用HCN为原料,生产除草剂氨基二乙酸钠。 意义:改变了过去以氨,甲醛和氢氰酸为原料的两步合成路线。 1997年
获奖内容和原因:BHC公司减少了消炎镇痛要布洛芬的合成路线。
意义:德国BASF和HoechstGO公司合资的BHC公司发明的新工艺,采用乙酰化,加氢和羰基化三步合成制得。常规合成法:Boots公司Brown合成法:以异丁苯为原料,经F-C反应,Darzen反应,水解,肟化,水解等六步。原料的利用率只有40.03%。BHC公司提高了原料的利用效率。 1998年
获奖内容和原因:Flexsys America橡胶制品公司4-氨基二苯胺(4-ADPA)新工艺,用苯胺与硝基苯直接合成,不需加入氯或溴作氧化剂。
意义:此法有很低的废物生成量,与以苯为基本原料的方法相比废物生成量少95%。 1999年
获奖内容和原因:Lilly研究实验室设计出更有效的、更少废弃物的合成方法来制备一种抗痉挛(anticonvulsant)药物。此种药物可以有效地治疗癫痫(epilepsy)和神经退化絮乱的疾病。
意义:原始药物候选者是5H22, 32benzodiazepine, 称为LY300164, 其合成过程包括几个有问题的步骤。通过重新设计合成策略,Lilly的研究人员将原过程中要产生的6个中间体减少为3个, 由此减少了工作人员对有害化学品的接触, 同时减少了生产过程的成本。此新的合成方法效率更高, 由原来的16%提高到55%。在原始反应中后一步要使用三氧化铬(CrO3)——一种致癌物质来氧化一个中间体中
的碳原子。通过改变合成路线使得氧化过程能利用空气、氢氧化钠和二甲基亚砜, 可以完全消除铬污染物的产生。 2000年
获奖内容和原因:RoheColorodo Corpor-ition( RCC) ,开创出一条合成Cytovene的高效方法。
意义:Cytovene是一种强有力的抗病毒药,用于治疗CMV视网膜炎, 此病症出现在免疫系统
受损病人的身上, 包括艾滋病患者和接受组织器官移植的病人。本工艺在采用无毒原料和溶剂、减少有害排放、提高反应效率等方面都成功地贯彻了绿色合成的基本原则, 而且此项技
术也适用于合成其他抗病毒药, 如Zorivas。 2001年
获奖内容和原因:诺维信公司开发的酶法处理棉织物的加工工艺是用经济、环保工艺替代在纺织工业中普遍使用的化学制剂的一项创举。此次获奖的酶法加工工艺被称为“生物精炼”,可减少对环境的损害,在并不损害棉纤维的同时节约了水和能源。
意义:生物精炼工艺中使用的酶制剂可在非常温和的条件下对棉纤维进行处理。由于产生的化学废物较少,工艺过程中的用水量相应减少,对环境的危害也有所降低,使这一新技术在一定程度上成为一种经济可行的传统工艺替代法。 传统工艺中,在高温条件下用氢氧化钠去除杂质时会损伤部分纤维,而用酶代替氢氧化钠可以完成同样的工作但不损伤纤维。因为生物精炼工艺比传统精炼工艺中使用的化学制剂和漂洗步骤更少,纺织厂因此可减少30-50%的用水量。通过工厂试验证明,与传统氢氧化钠加工工艺相比较,生物精炼可降低污染40%。 2002年
获奖内容和原因:辉瑞公司开发了合成Sertraline(重要药物Zoloft 的有效成分)的新工艺,将原有的三步变为一步,大大减少了污染,提高了工人的安全性。
意义:Sertraline是一种选择性5一羟色胺(Seroto— nin)再摄取抑制剂,可用于治疗严重的抑郁症、恐怖性失常、强迫性精神失常和外伤引起的紧张等病症。新的生产过程先是一甲胺与四氢萘酮反应生成亚胺,然后是亚胺基团还原和苯基乙醇酸的不对称盐原位分解,最后得到手性的高纯sertraline产品。因为在还原过程中使用了高选择性的钯催化剂,副产物的生成大为减少,简化了产品的后续处理。整个过程的产率和选择性都显著提高,一甲胺、四氢萘酮和苯基乙醇酸的用量分别下降了60%、45%和20%。 2003年
获奖内容和原因:Sud-Chemie Inc. 公司成功地开发的新合成路线大大减少了水和能量的消耗。
意义:新合成路线以非常简单的化学知识为基础,他们从一种洁净、易得且大量商品化的金属出发,使其在氧化剂存在下与一种不含有害物质的有机酸反应, 替代传统的以硝酸金属盐为原料的酸碱沉淀法。其中, 有机酸的作用就是活化金属, 使其释放出电子形成氧化物前体。通过氧化剂( 通常是空气) 的帮助, 一种多孔的固体氧化物就可以室温一步合成, 并且无任何污水排放。 2004年
获奖内容和原因:Bristol-Myers Squibb 公司(BMS),该公司利用植物细胞发酵(PPEF)和萃取技术,开发了一种生产Taxol制品的绿色合成路线而获得更新合成路线奖 2005年
获奖内容和原因:Archer Daniels Midland和Novozymes 公司的酶法酯交换技术 意义:Archer Daniels Midland(ADM)和Novozymes两公司正在工业化的酶法酯交换技术,不仅由于降低了食品中反式脂肪酸的含量,对公众健康具有极大的正面影响,而且由于消除了化学酯交换反应过程中所产生的废物,对环境也大有益处。酶催化酯交换反应技术对保护环境和人类健康都有积极的作用,它避免了多种腐蚀性化学品的使用以及副产品和废物的产生,同时也改善了食物油资源的利用。
2006年
获奖内容和原因:默克( Merck) 公司开发出一条用 -氨基酸制备JanuviaTM活性成分的新颖的绿色合成路线。
意义:利用这一新合成路线, 每生产1磅( 1磅=453 6g) sitagliptin可以减少220磅废物的产生, 总产率提高了近50%。 2007年
获奖内容和原因:美国俄勒冈州立大学的KaichangLi教授、哥伦比亚Forest产品公司和Hercules公司联合开发了环境友好的木材加工粘合剂, 并获得商业应用,。这种粘合剂主要成分是大豆蛋白。这种环境友好的粘结剂比现有传统粘合剂强度更高, 成本更具优势。
意义:该技术的应用, 使制造家具、厨房橱柜的工厂,其他复合木材原料的用户及家具用户都有了性能良好的、无甲醛的替代品, 从而使家庭和办公室室内空气质量得到显著提高。该技术是可以代替有毒UF树脂的第一代成本低廉、环境友好粘合剂的典型代表, 可以大大提高美国复合木材公司的全球竞争力。该技术也为供过于求的大豆粉开辟了一个全新的应用市场, 给生产大豆的农户也带来了直接经济效益。 2008年
获奖内容和原因:Battelle 研究所成功开发生物基调色剂并实现商业化生产。 意义:在美国,激光打印机和复印机每年要消耗超过182万t(4亿磅)的墨粉。传统的墨粉以石油为原材料制成,墨粉与纸张融合得非常牢固,纸张使用后墨粉很难去除,因此纸张难以再利用。Battelle公司及其合伙人?AIR公司(TheAdvancedImageResources)和俄亥俄州大豆委员会(TheOhioSoybeanCouncil),合成了一种以大豆为原料的墨粉,其性能与传统墨粉相比没有任何差别,最重要的是墨粉容易从纸张上脱除。这种新的墨粉合成技术,能节省大量的能源并且实现纸纤维的回收再利用。
2009年
获奖内容和原因:伊斯曼化学公司(EastmanChemicalCompany)开发了节省能源同时避免使用强酸和有机溶剂的生化工艺,可把源于植物的脂肪酸转化为长链酯类。 意义:酯类是化妆品和个人护理产品中的一种重要组分。它的制备通常需要强酸和有害溶剂,能耗高,反应条件苛刻。伊斯曼化学公司的新方法是用固定化酶来生产酯,既节省了能源,又避免了强酸和有机溶剂的使用。伊斯曼化学公司的这种用天然原材料生产酯的温和方法,是前所未有的。 2010年
获奖内容和原因:美国DOW化学公司和德国BASF公司共同获得,他们共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线。
意义:环氧丙烷(氧化丙烯)是世界上重要的化工原料之一,它是生产一系列产品的基本成分,如去污剂、聚氨酯、抗冰剂、食物添加剂和个人护理用品等。但其生产过程不仅制造了副产品,还产生了大量废物。道氏化学品公司和巴斯夫公司合作开发出一种用过氧化氢制造环氧丙烷的新合成方法,该合成方法不仅不会产生大量废物,而且大大地节省了水和能源。 2011年
获奖内容和原因:Genomatica公司开发了从可再生原料低成本生产基本化学品1,4-丁二醇的路线。
意义:Genomatica公司研发了一种从糖发酵得到1,4丁二醇的菌种。在商业化规模生产中这种生物法制备1,4丁二醇的路线比以天然气为原料的方法成本要低,可节省60% 的能耗,减少70%左右的二氧化碳的排放。 2012年
获奖内容和原因:加利福尼亚州Redwood城的克迪科思公司以及加利福尼亚大学的一位博士生研发出一种更加高效、安全的绿色化学方法生产辛伐他汀药物,用于治疗心血管疾病。
意义:辛伐他汀的合成路线更加高效、安全。
2013年
获奖内容和原因:美国生命技术公司( Life TechnologiesCorporation)因更安全、可持续地生产聚合酶链式反应(PCR)试剂所需的化学品4,4'-二吡啶基二硫醚(Aldrithiol),获得更绿色的合成路线奖。
意义:美国生命技术公司设计的dNTPs 合成路线,仅有三步,并实现在一个反应器中高效合成。该法将有毒有害物质降到最低,每年减少约150 万磅的有毒有害废弃物。2011 年,该公司在德克萨斯的奥斯汀制造建厂合成dNTPs 及衍生物。与传统方法相比,该方法的有机溶液消耗量减少约95%,其他有毒有害废弃物减少约65%;提高了产率和反应专一性;过程E 因子(废物量与产品量比率)从约3200 减少到400,几乎达到一个数量级。 2014年
获奖内容和原因:Solazyme 公司培养的微藻可生产满足顾客订单需要的植物油,这些植物油能够达到或超过传统植物油的性能,与传统生产的植物油相比,微藻油不受季节、地点、原料来源影响,且性能稳定。
意义:Solazyme 公司认识到菜油、大豆、棕榈和椰子中产油的路径来自于微藻,便利用微藻的产油能力开发了一个通过发酵技术来生产油的方法。他们将藻类的产油机制和基因工程技术结合,可生产多品种的甘油三酯油,并显著减少产油时间。Solazyme公司从数以万计的微藻中筛选出可以产生独特油品的微藻,所产的油具有优良的物理和化学性质,减少释放挥发性有机物(VOA)和废物。 2015年
获奖内容和原因:LanzaTech 公司因开发了一种将工业废气CO、CO2发酵转化为乙醇、2,3-丁二醇的工艺而获得2015 年更绿色合成路线奖。
意义:LanzaTech 公司开发了一种将CO 和CO2生产燃料(如乙醇)和化学品(如2,3-丁二醇)的合成路线,且具有高选择性和高产量。其专利微生物能够将不含H2 的CO 气流,利用一氧化碳去氢酶(CODH)实现CO2和CO 间转换,Wood-Ljungdahl路径的酶催化可以促进该过程,经过一系列的中间体,CO/CO2最终被CODH/ACS 复合体固定成乙酰辅酶A。该过程中所需的H2可在微生物高
效率发生的生物水-气体转换反应过程产生。LanzaTech 公司从钢厂废气中产生 燃料乙醇的气体发酵工艺,相比石油、煤、天然气等为原料的传统工艺,温室气体排放量低50%~70%,悬浮微粒和NOx 排放量也减少,即在产生有价值燃料的同时也减少了工业尾气对环境的影响。
绿色反应条件奖
1996年
获奖内容和原因:Dow化学公司用CO2代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂。 意义:该公司所有开发了用 100%CO2作为生产聚苯乙烯泡沫塑料板包装材料的环境友好发泡剂技术,并使之得到了商业应用。在此之前,氟氯烃(CFC)一直作为制造聚苯乙烯泡沫塑料板的发泡剂,而CFC被认为是臭氧层破坏和全球变暖的元凶。CO2虽然是一种温室气体,但CO2可来自于天然存在或商业生产过程中的副产物,因此用CO2作为发泡剂实际上并不增加大气层中的CO2排。 1997年
获奖内容和原因:Imation公司(明尼苏达州)发明光热法曝光胶片,显影只需加热,称Dryview技术,不需化学显影、定影。
意义:该项技术采用光热记录法.也就是将暴露在适当光能下的敏感感光乳剂所得到的潜像用热进行处理光热记录胶片很容易通过激光二极管成像系统成像。得到的曝光胶片是在250℃下通过滚筒机处理的.大约在15s内即可得到具有特征质量的图像。光热记录法成像技术不产生废弃物,不需额外的后处理步骤。传统的卤化银照片的生产由在化学显影剂中浸泡,在定影液中浸泡,用水冲洗和干燥等步骤组成。显影剂和定影液中含有氢醌、银和醋酸等有毒物质、冲洗液中也含有部分银化合物,因而产生大量废弃物在过去的几年中,Imation已经发行了数千套Dry ViewTM医学激光成像仪此外,Dry ViewTM技术可用于处理全色胶片产品的工业领域,如压学x光照相、印刷、工业X光照相、军事侦察等。
1998年
获奖内容和原因:阿贡国家实验室高效高选择性乳酸酯工艺,可代替各种溶剂用量的80%,目前美国此类溶剂用量为380万t。
意义:该实验室采用碳水化合物为原料合成高纯度的乳酸乙酯和其他的乳酸酯。这一新过程使用渗透蒸发膜和催化剂。乳酸铵催化热裂解产生酸,酸与醇作用生成酯,用膜使氨和水选择性地高效透过而保留醇、酸和酯,回收的氨通过发酵制取乳酸铵而被重新使用。这一新技术具有成本低、能耗小、高效和高选择性的优点,避免了传统生产过程中产生大量含盐废弃物的缺点。 1999年
获奖内容和原因:NacloChemical Co.发展了一种水基过程生产带电聚丙烯酰胺。这些水溶的高分子通常用于造纸工业、加工应用和废水处理。高分子可以帮助把污水(如造纸厂排出的污水)中的悬浮固体和污染物除去。
意义:传统上, 这些高分子是以干粉或者油包水乳状液的形式生产和供应的。粉末形式具有接触毒害并且在生产和使用中很昂贵。乳状液是由高分子、水和油在表面活性剂稳定下形成的。油包水乳状液把大量烃类溶剂和表面活性剂引入环境, 而高分子本身并不需要这些组分来发挥自己的作用。Naclo过程除了在生产高分子中不使用有机溶剂和表面活性剂外, 还可以减少从高分子中释放出可挥发有机物。同时, 由于反应不需要表面活性剂, 就可以不把这些不易生物降解的物质引入环境中。此过程的另一个优点是工业产物己内酰胺(尼龙的前体), 可以提供用于废水处理的高分子分散体直接使用的硫酸铵原料。 2000年
获奖内容和原因:贝尔公司设计了一种环境友好、性能优良的涂料并使之市场化。 意义:传统以有机溶剂为载体的涂料在生产和使用过程中会释放出大量挥发性有机化合物( VOCs) 和有毒空气污染物( HAPs) 。当贝尔公司于1992年首先开发出以水为载体的双组分聚氨基甲酸酯涂料时, 引起涂料工业界的极大震惊, 因为在当时看来, 二组分聚氨基甲酸酯都要求绝对无水。此发明的巨大吸引力还在于其卓越的品质和优良的环境友好性, 在室温和烘烤条件下都可迅速固化, 涂层表面
富有光泽, 像镜面一样光洁, 具有理想的硬度和弹性, 耐腐蚀、耐老化、不易被有机溶剂溶胀, VOCs减少了50%~ 90%, HAPs减少了50%~ 99%, 从涂层释放出的化学副产物也明显减少了。 2001年
获奖内容和原因:拜尔公司合成出对环境友好的螯合剂——亚氨丁二酸氢钠,该物质对三价铁、二价铜和钙具有很好的吸附能力,且易于降解。此技术成就不是通过目前使用的螯合剂结构的简单修改实现的,而是通过培育一个全新的分子实现的。
意义:传统的螯合剂氨基羧酸盐是通过胺、甲醛、氢氧化钠和氰化物生产出的,由于氰化物毒性很强,对环境和工人造成危害。拜尔公司的亚氨丁二酸氢钠是通过水、氢氧化钠和氨生成的,生产过程中唯一使用的溶剂是水,并生产唯一的副产物氨。
由于亚氨丁二酸氢钠是一种无毒、无污染,且易于生物降解的螯合剂,它被使用在许多地方。如洗涤剂中作为增洁剂和漂白稳定剂,以提高其清洁性能;亚氨丁二酸氢钠能很好地螯合钙,因此在软化水质方面具有良好前景;在胶卷生产过程中,亚氨丁二酸氢钠能很好地混合金属离子,并能消除胶片表面的沉淀;在农业方面,亚氨丁二酸氢钠能螯合矿物质,防止农作物需要的矿物质流失。总之,亚氨丁二酸氢钠具有对环境友好的生物降解能力,且在生产过程中不会对环境造成破坏的双重优点。 2002
获奖内容和原因:Cargill DowLLC公司开发了一种NatureWorksTMPLA(聚乳酸)的绿色生产工艺,产率高,不用有机溶剂。PLA可降解,由可再生资源制备,可替代传统的石化制品。
意义:Cargill DowLLC开发的新工艺由独立而又形成有机整体的3个步骤组成:乳酸的合成、丙交酯的合成和PLA高聚物的合成。每一步骤具有很高的产率( >95%) ,而且均不使用有机溶剂:用水来发酵,用熔融态的丙交酯和聚合物作为制备单体和聚合体时的反应介质。此外利用过程内部循环流减少净废物的排出,在丙交酯合
成及聚合反应中使用了微量催化剂,进一步提高了过程总效率,降低了能耗。最后所使用的乳酸源是可再生资源,比塑料所需化石资源减少20%~50%,而且PLA可生物降解,也容易水解成乳酸回收循环利用。 2003年
获奖内容和原因:杜邦公司这项利用可再生资源经生物催化生产1, 3-丙二醇成就, 不仅经济可行, 而且具有环境价值。
意义:1, 3-丙二醇是Sorona( r) 聚合物的关键组分,新技术将有利于该聚合物在服饰、室内装潢、树脂、无纺布等领域的应用。在过去的50年中, 科学家们虽然认识到1, 3-丙二醇合成的聚酯具有很好的性能, 但高昂的原料成本使其远离市场。因此, 新技术将会使消费者享受到柔软、回弹性好、易于料理、防污和不褪色的Sorona( r) 聚合物织品。作为树脂使用时, Sorona( r) 隔板防潮、无臭无味。通过生物与化学、物理、工程设计等紧密结合, 杜邦公司为既保护环境又提高现有资源的利用, 开辟了新的途径。 2004年
获奖内容和原因:Buckman Laboratones International 公司,他们开发了一种旨在改善纸再生过程的酶技术Optimyze,获得变更溶剂/反应条件奖。
意义:该公司以一个专利酵素Optimyze的创新技术去除由回收纸制再生纸过程中常遇到的“粘着物”问题而获得。Buclunan公司所开发的Optimyze酵素含有一种酯酶(esterase),可催化粘着物的主成分聚醋酸乙烯及类似物质水解成没有粘性且可溶于水的聚乙烯醇。因而解决了令纸业制造商头的问题。 2005年
获奖内容和原因:BASF公司开发了一种紫外光(UV)可固化的、单组分、低挥发性有机物(VOCs)的汽车修补底漆
意义:BASF公司发明了一种新型聚氨酯丙烯酸酯低聚物底漆。丙烯酸酯的双键被自由基反应破坏的同时,聚氨酯丙烯酸酯低聚物和单体进行交联并进入膜中,从而改善了膜的粘结性、抗水性、耐溶剂性、硬度和柔韧性,同时也加快了固化速
度。在太阳光或近紫外灯(UV-A)照射下,底漆几分钟就可固化。BASF公司的UV固化底漆技术由于无须像传统做法那样通过烘烤固化,因此大大降低了能耗。应用这种新型聚氨酯丙烯酸酯低聚物底漆,固化时间加快10倍以上,需要较少的准备步骤,具有较低的使用费用,漆膜耐久性、抗腐蚀性更好,可无期限地储存。 2006年
获奖内容和原因:Codexis公司采用先进的基因技术开发了一种基于酶催化的过程, 这一过程极大改善了用于合成LipitorR的关键构件分子的生产过程。 意义:LipitorR是世界上最畅销的麻醉药之一, 它通过阻断肝脏中胆固醇的合成而降低胆固醇。这一新的酶过程比以往的合成过程更快捷和更高效, 产率得到提高、工人安全得到改善的同时, 新过程还减少了废物的排放、溶剂的使用以及对纯化设备的需求。 2007年
获奖内容和原因:HeadwatersTechnology Innovation(HTI)公司开发了一种用选择性纳米催化技术直接合成双氧水的合成路线。
意义:双氧水是一种环境友好的氧化剂, 它可以替代氯及含氯漂白剂和氧化剂。但双氧水的生产成本比较昂贵, 目前的制造方法要用到危险化学品。HTI公司开发了一种先进的金属催化剂, 直接用氢和氧合成双氧水, 不使用有毒化学品, 产品的唯一副产物是水。
双氧水(H2O2)是一种清洁、通用、环境友好的氧化剂, 可用于代替目前许多制造过程中使用的对环境有害的氯化氧化剂。HTI公司开发了一种直接用氢和氧合成双氧水的高效催化技术。这项称作NxCatTM的创新技术使用一种钯-铂催化剂, 消除了目前工艺中的所有有害的反应条件和化学品, 不产生任何不理想的副产物。该催化剂可以更高效地生产双氧水, 大大降低了能耗。该技术使用无毒、可循环使用的原料, 不产生任何有毒废料。 2008年
获奖内容和意义:Nalco 公司开发出3D TRASAR 冷却水处理技术,减少污染,节约
用水
意义:环冷却水与人们的生活息息相关,如商务大厦里和工业生产中的冷却循环制冷等。冷却循环系统要求加入化学药剂来控制微生物生长、矿物质沉淀和腐蚀。纳尔科(Nalco)公司开发了3DTRSASR技术来持续监控循环冷却水的状况,必要时加入化学药剂,不是像以前那样按照死板的时间表去做。这种技术节省了水和能源,减少了水处理药剂用量,并且降低了外排水对环境的危害。 2009年
获奖内容和原因:培安公司(CEMCorporation) 在蛋白质检测仪器上取得重大突破。该公司生产的创新型快速测定蛋白质分析仪,不需高温,不使用有害化学物就可以准确测定蛋白质。
意义:实验室每年都需要对上百万份的食物样品进行蛋白质化验。这种化验通常使用大量的有害物质,并消耗大量能量。培安公司开发了一种仅使用少量有毒试剂和能量,就能自动快速测定蛋白质的工艺。仅在美国,这种全新的系统每年就可以比使用传统的化验方法减少2497t的有害物质排放,该系统还可区分出蛋白质和掺杂在食物中的其他化学品,如三聚氰胺。 2010年
获奖内容和原因:Merck&CoInc公司和Codexis Inc公司,他们研制了一种改进的转氮酶,使2型糖尿病的治疗药物Sitagliptin合成条件更符合绿色化学要求 意义:默克集团和克迪科思公司合作开发了西他列汀的第二代绿色合成方法,西他列汀是治疗Ⅱ型糖尿病的药物Januvia的有效成分。这次合作开发的酶过程,不仅减少了废物,提高了产量和安全性,还节省了大量金属催化剂。近期的研究表明,生产其他药物时这类新的生物催化剂也是非常有用的。 2011年
获奖内容和原因:Kraton Performance Polymers,Inc合成了一系列无卤素的、高渗透性的聚合物膜—NEXAR。
意义:盐水的反渗透纯化是膜过滤技术的一个最大规模的应用。Kraton公司使用
较少的溶剂制备了一系列无卤素的、高渗透性的聚合物膜。最大的效益还体现在使用中:同样条件下利用NEXARTM反渗透膜可以比传统用的膜多纯化100倍的水从而节省70%的膜成本和50%的能耗。聚合物膜被广泛用于一系列纯化过程。 2012年
获奖内容和原因:氰特工业公司研发MAX HT“拜耳法”阻垢剂产品技术,这种技术可以显著提高氧化铝生产过程中的能效,每年可以减少数百万磅的有害废酸产生以及数十亿磅的二氧化碳排放。 2013年
获奖内容和原因:本年度的更绿色反应条件奖授予陶氏化学公司(Dow Chemical Company),表彰其技术用于改善TiO2分散度及减少TiO2的添加量。
意义:陶氏研发的EVOQUE?的预聚物,包覆在TiO2颗粒表面以提高其在涂料中的分散能力。通过提高颜料与涂料中其他成分的相互作用,该预聚物负载更少颜料却达到更好的掩色效果,待涂料干后能得到更均匀、更耐用、更光滑涂料层。EVOQUE?作为外墙涂料中使用,TiO2用量减少导致涂料碳排放量降低超过22%;水消耗量降低30%;NOx 和SOx 排放量降低24%;对水体富营养化(藻花)的潜在影响降低27%;降低了30%潜在的COD 量以及35%非甲醇挥发物质。更重要的是涂料的性能得以改善,同时能有效提高水体和空气的质量。 2014年
获奖内容和原因:2014 年度的更绿色反应条件奖授予QD Vision公司,以表彰其更绿色的量子点合成法生产高效显示器件和照明产品。
意义:QD Vision公司用长链碳氢化合物来代替烷基膦和烷基膦氧化物溶液;用较低毒前体来代替高毒的有机镉和有机锌;把离心分离改为过滤,节约了时间和能量,减少浪费;同时提高材料的性能
2015年
获奖内容和原因:SOLTEX 公司因开发了一种新的用固态催化剂固定床反应器高效生产聚异丁烯(PIB)的方法,获得更绿色反应条件奖。
意义:SOLTEX 公司的新方法是将催化剂固定在载体上装载在反应器中,具有特殊的几何形状和尺寸,异丁烯单体以一定的速率通过反应器,发生聚合反应后流出反应器。这是一个简化、高效的方法,大大减少了设备的资金投入和操作步骤,节省催化剂成本。使用该方法,每年减排数百万加仑废水,减少50%有害化学品的使用。
绿色化学品设计奖
1996年
获奖内容和原因:Rohm&Haas公司环境友好海洋生物防腐剂,用于船舶表面防海洋动植物附着,选出4,5-二氯2-正辛基4-异噻唑啉-3-酮(DC01)代替三丁基氧化锡(TBTO)。
意义:海洋植物和动物在轮船表面的生长所造成的沉积物即所谓的结垢,每年造成的经济损失很大。这种损失很大程度表现在轮船阻力增大和耗油量增加.更进一步说会导致空气污染、全球变暖和酸雨的加剧。目前广泛使用的阻垢剂为有机锡类化舍物,如丁蜗锡(TBTO) 但这类有机锡阻垢剂在自然界中难降解,具有剧毒、生物累积、降低生殖发育能力以及增加贝壳类动物的壳体厚度等缺点。1988年的《有机锡阻垢涂料控制法案》促使EPA和美国海军研究有机锡的替代品。筛选得到的4,5一二氯-2-正辛基-4-isothiazolin-3-酮(商品名为Sea-Nine[tm])可作为商业开发的选择,并得到了EPA的注册使用。 1997年
获奖内容和原因:Albright &wilson公司(弗吉尼亚州)开发四羟甲基硫酸磷(THPS)杀生物药剂,它有良性毒理,选择毒性(对人体毒性小)
意义:传统上用于控制细菌、藻类和真菌的杀菌剂对人类和水栖生物的毒性很大且在环境不易降解。THPS具较高的抗微生物性、较低的毒性、在环境中迅速降
解和役有生物累积的特点。因此,THPS作为杀菌剂使用对人类健充当和环境所造成的风险较低。 1998年
获奖内容和原因:Rohm和Haas公司开发二酰基肼杀虫剂(Confirm) ,除毛虫外对所有生物无害。
意义:该公司发明了杀虫剂新种类——二酰基肼,给农民、消费者和社会提供了一种更安全有效的害虫控制技术。其中商名为CONFIRMTM 的化台物可作为选择性毛虫控制剂。与现有的同类杀虫剂相比,CX)NFIRMTM以全新的以及固有的安全作用模式控制害虫,被EPA命名为“降低风险的杀虫剂”。在作用机理上,CONFIRMTM 模仿了害虫体内的一种叫做20一羟基蜕皮激素的物质;因此它可强有力地破坏害虫的蜕皮过程,导致害虫停止进食而很快死亡。 1999年
获奖内容和原因:DowAgroSciencesLLC(DowChemical Co. 子公司发展了Spinosad, 一种高选择性的、对环境友好的杀虫剂。
意义:Spinosad是两种分子的混合物——SpinosynA和SpinosynD, 两者的差别仅在于一个甲基基团。Spinosad已经被证明在控制多种咀嚼昆虫的害虫如毛虫、leafminers(绿叶虫)、蚯蚓、苍蝇和甲虫等对棉花、树木、水果、蔬菜、草皮和观赏植物的危害中有效。它作用快、选择性高, 只对靶害虫起作用而不影响益虫和马蜂(predatorywasps)。
Spinosad对害虫的作用模式与已知的害虫控制产品不同。害虫对Spinosad表现出神经综合症: 缺乏协调性、疲惫、颤抖和肌肉抽搐, 导致瘫痪和死亡。Spinosad对哺乳动物和鸟类具有相对低的毒性, 尤其未表现出对哺乳动物的任何神经毒性。这就使得对那些接触该产品的人的危害的风险大大减少。尽管它对鱼类有一定的毒性, 但比许多目前使用的合成杀虫剂对鱼类的毒性要小得多。
Spinosad在环境中不积累、不挥发。它粘合在叶子表面但在光照下很快分解。它牢牢地吸附在土壤上, 不会渗漏到地下水中。由于Spinosad具有对环境和哺乳动物很低的毒性,
2000年
获奖内容和原因:DowAgroScience因为在控制白蚁方面的一项具有革命性的创新而荣获此奖。
意义:( 1) 杀虫剂中的有效物质是hexaflumuron, 它是一种昆虫生长调节剂( IGR) , 这种IGR能抑制甲壳素的合成从而阻断白蚁的蜕皮过程, 蜕皮对白蚁是不可缺少的, 也是致命的, IGR对环境和人身健康的影响很小。
(2) 采用了先监察后下药的方法: 在建筑物周围挖坑, 把一个特制的白蚁报警装置埋在地下, 并定时观察, 当发现有白蚁时再下药。这样可避免盲目投药, 减少用药量。
( 3) 该杀虫剂为毒饵型杀虫剂, 可定向给药,副效应小得令普通杀虫剂根本无法比拟。 2001年
获奖内容和原因:PPG首先发现采用钇离子替代铅离子,在薄层电镀方面完全符合要求,达到工业要求的防腐标准。
意义:钇元素在地球表面广泛分布,比铅元素和银元素含量更丰富,钇的粉尘在空气中存在时,比铅安全100倍。当钇被应用到电镀工业时,效率是铅的2倍,因钇的原子量不到铅的一半。电镀后经过烘烤,钇在金属表面形成一层氧化物,经过老鼠试验,该氧化物完全无毒,不会对环境和人类健康造成任何危害。 2002年
获奖内容和原因:Chemical Specialties公司(CSI)采用环境友好的碱式四元铜盐(ACQ)替代有毒害性的铬砷合剂(CCA)作为木材防腐剂。
意义:全美国年产4400万磅的砷有90%用于生产CCA防腐剂,用ACQ代替CCA大大减少了砷在美国的使用,也避免了6400万磅六价铬的使用。此外,ACQ的使用还消除了CCA防腐剂和经CCA处理的木材中所含砷及六价铬在制造、运输和处理中的潜在风险,也避免了由CCA加工过的木材及其燃灰的处理问题。
2003年
获奖内容和原因:ShawIndustriesInc.公司, 其获奖成就为 EcoWorx( tm) 地毯片。 意义:到目前为止, PVC占领了地毯片衬里最大市场份额, 但人们仍需要为PVC寻找替代品, 因为氯乙烯单体、含氯产品、PVC增塑剂邻苯二甲酸酯、焚烧PVC时产生的有毒物( 如二恶英和HCl)等, 会影响人类健康和环境。Shaw公司将几种聚烯烃树脂结合, 选择为EcoWorx( tm) 的聚合物基体。同时, EcoWorx( tm) 复合体还考虑了基体与尼龙地毯纤维相容性的设计, 故选择了性能卓著的尼龙-6。 2004年
获奖内容和原因:Engelhard公司,他们开发了一系列环境友好的Rightfit偶像颜料,获得设计安全化学品奖。
意义:该公司推出一系列Rightfit 偶氮基有机颜料取代市场上以重金属铅、六价铬及镉为基础的红、橘及黄色颜料。应用该颜料生产的环保油漆提供超值颜色,可用于食品饮料包装、石油产品、洗涤剂、家用和耐用品市场。而Rightfit系列颜料则是以钙、锶、钡取代重金属,并在水介质中制造,降低了对人体健康及环境的风险。此外,Rightfit系列颜料还具有良好的分散性、尺寸稳定性、热稳定性及彼此相容性等优点,生产成本也比高性能颜料低。 2005年
获奖内容和原因:Archer Daniels Mid2land公司开发了一种非挥发性、反应活性的聚结剂,大大降低了乳胶涂料中挥发性有机物含量
意义:Archer RCTM产品制备是通过植物油脂肪酸酯和丙二醇间发生酯交换反应形成脂肪酸的丙二醇酯实现的。玉米油和向日葵油是生产Archer RCTM首选原料,因为它们含有较多的不饱和脂肪酸,而且能避免使用大豆油和亚麻子油所出现的亚麻酸引起的泛黄现象。膜形成后,Archer RCTM保留在涂膜中,增加了乳胶漆的整体坚固程度,而且比挥发性的聚结剂更具有价格优势。 2006年
获奖内容和原因:S. C. Johnson&Son( SCJ) 公司研发出了GreenlistTM系统, 该系统
用来评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响, 并用于指导消费品配方的改进。
意义:SCJ现在正利用GreenlistTM系统对其公司的许多产品进行再利用。通过对SaranWrapR产品的评估后, 开发了将该产品转化成低密度聚乙烯过程, 每年将减少了近400万磅聚偏二氯乙烯( PVDC) 的使用。 2007年
获奖内容和原因:Cargill公司因开发了BiOHTM多羟基化合物。
意义:多羟基化合物通常从石油产品获得, 而Cargill公司的BiOHTM多羟基化合物通过可再生的生物质资源植物油制备。用BiOHTM多羟基化合物制备的泡沫完全可与由传统多羟基化合物制备的泡沫媲美。 Cargill公司开发的制备过程可以节约23%的能量消耗, 并减少36%的二氧化碳排放。 2008年
获奖内容和原因:Dow Agrosciences公司研发成功第二代多杀菌素 Spinetoram, 低毒,对环境的影响小。
意义:陶氏益农(DowAgroSciences)公司早期生产的Spinosad生物杀虫剂能够防治多数蔬菜害虫,但是对于防治某些果树害虫效果并不显著。为解决这一问题,陶氏益农公司使用一种先进的?人工智能网络(方法来识别果树害虫。他们开发了一种绿色化学合成法来生产新的杀虫剂,即Spinetoram杀虫剂。Spinetoram杀虫剂可以替代有机磷酸酯杀虫剂,增强天然产物的防害能力,可用于水果树、坚果树、小浆果和蔬菜中。Spinetoram杀虫剂的开发完全坚持了陶氏公司一贯的环境效益的理念。 2009年
获奖内容和原因:宝洁公司和美国堪萨斯州的Cook复合材料与聚合物公司(CookCompositesandPolymers)开发出的
ChempolMPS
醇酸树脂的
(Procter&GambleCompany)和。该技术用Sefoseó油作复合溶剂,减少了油性涂料及油漆中的挥发性有机化合物的量。
意义:传统的石油源醇酸树脂油漆持久耐用,光泽度好,但使用了有害溶剂。宝洁公司和Cook复合材料与聚合物公司日前开发出一种/ChempolMPS0新配方,用生物源的Sefoseó油替代石油源溶剂,可以将醇酸树脂涂料溶剂量减少到原来的一半。这种方法生产出的油漆不仅安全,而且在干燥过程中只有少量的挥发性气味。溶剂型醇酸树脂涂料由于成本低,性能优良。
意义:(Desinging Greener Chemicals Award)。Procter&Gamble和Cook C。mposites&Polymers两家公司开发的Chempo卜MPS醇酸树脂技术涂料配方克服了传统涂料存在的上述缺点,这种配方使用以糖和植物油为原料生产Sefose蔗糖酯替代传统的石油基溶剂。蔗糖酯是由可再生的原料蔗糖和脂肪酸通过酯化工艺而制备的,Sefose的分子结构和功能密度通过选择最佳链长分布和最适宜进行酯化作用的不饱和脂肪酸进行控制。蔗糖酯作为一种复合的溶剂一树脂应用,明显减少了油性涂料及面漆中挥发性有机化合物排放量。现有数据显示,使用Chempop MPs醇酸树脂技术涂料替代原有的醇酸树脂涂料相当于每年减少了700万辆小汽车排放的挥发性溶剂,节约了90万桶的原油。ChempolMPS技术醇酸树脂涂料由于配方独特而显示干燥快、强度高、光泽度好、对人的危害小、原料可再生等优点而越来越受到欢迎。 2011年
获奖内容和原因:Sherwin-Williams公司研究出了一种水基醇酸丙烯酸涂料制备技术,这类涂料结合了醇酸类涂料的良好涂装性能和丙烯酸类涂料的低挥发性特点。
意义:石油基醇酸涂料在使用、干燥过程中会挥发出高含量的有机污染物。后来配方虽然得到改进醇酸涂料中挥发性有机污染物含量虽然降低了但涂装性能随之降低了。Sherwin-Williams公司利用回收的苏打水瓶塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸和大豆油合成了水基的醇酸丙烯酸涂料挥发性有机物含量非常低。这类涂料结合了醇酸类涂料的良好性能和丙烯酸类涂料的低挥发性特点。2010年该公司生产了足够的这种新型涂料与传统石油基涂料相比使用同量这些涂料将会减少使用800000磅的挥发性有机溶剂。
2012年
获奖内容和原因:巴克曼公司研发的应用于造纸工业的纤维改性酶技术可以提高纸的强度和质量,而不需要添加化学品或增加能源消耗,还可以令造纸业增加再生纸的比例。 2013年
获奖内容和原因:美国嘉吉公司(Cargill Inc.)研制的植物油基绝缘绝热变压器用油,不易燃、性能优质、毒性低、且碳排量更低,而获得本年度设计更绿色化学品奖
意义:嘉吉公司基于可再生植物油的FB3Tm绝缘油用于回流变压器。可以使变压器的尺寸更小。这是因为FB3Tm不易燃,更大程度上降低火灾或爆炸的风险,到目前使用FB3Tm还没有出现爆炸或者火灾的现象;并且纤维素绝缘材料的使用寿命增加了5~8倍,这就意味着增加了变压器的使用寿命。 2014年
获奖内容和原因:Solberg 公司发明高效浓缩、不含卤素的RE-HEALINGTM(RF)泡沫灭火剂,获2014 年设计更绿色化学品奖。
意义:Solberg 公司提供的效果好且大大减少对环境影响的RF 泡沫浓缩剂,采用非氟化表面活性剂和糖类的混合物代替氟化表面活性剂,即RF 浓缩剂是碳氢化合物表面活性剂、水、溶剂、糖类、防腐剂和缓蚀剂的混合物。以1%、3%或6%的浓缩剂为配方的产品可扑灭“B 级”烃类燃料火灾。复杂碳水化合物的存在,较含氟泡沫显著地提高泡沫吸收热量的能力,这将提高RF 的灭火性能和防复燃能力。RF 浓缩液中的可再生碳氢化合物与卫生保健工业的同类产品相同。
RF 可在28 天降解93%,42 天内完全降解,在目前的泡沫灭火系统中,只需要换掉氟化表面活性即可使用。 2015年
获奖内容和原因: HCT 公司使用环状碳酸酯与胺反应取代传统的异氰酸酯与多元醇反应,合成聚氨酯涂料和绝缘泡沫。HCT 公司发明了不用异氰酸酯生产聚
氨酯(HNIPU,商标为“GREENPOLYURETHANETM”)的方法,HNIPU 是碳酸酯类(单环/多环、环氧低聚物)和伯胺类(脂肪族或脂环族多胺)反应的产物,是不同结构β-氨基甲酸乙酯交联的聚合物,在聚氨酯和环氧基树脂应用(如涂层和泡沫)中更加安全。
意义:HNIPU 的力学性能和耐化学品性能得到提高,并用可再生环氧基(植物衍生物)代替了超过50%的石化环氧基,与传统聚氨酯和环氧树脂产品相比,其成本极具竞争力。
小企业奖
1996年
获奖内容和原因:Donlar 公司开发2种生产热聚天门冬氨酸代替聚丙烯酸,它可被生物降解。
意义:由于PAC的生物降解性很差,处理PAC一直存在问题。Donlar Corporation开发的热聚天冬氨酸盐(TPA)具有经济可行、高效和可生物降解的优点,可替代PAC。该公司发明了两条高效的途径来制造TPA:(1)通过干燥的固态聚合过程将天冬氨酸转化为聚丁二酰亚胺,聚丁二酰亚胺的常规产率大于97%.不需要溶剂、副产物为缩合水。然后通过碱水解将聚丁二酰亚胺转化为聚天冬氨酸酯,反应过程也是高效的,而且不产生废弃物。(2)采用催化剂在较低的温度下进行聚合反应,催化剂可回收使用。得到的产品具有较好的性能特征、较浅的颜色和较好的可生物降解性能的特点。已经发现了TPA的很多用途:在农业方面,TPA可增加植物吸收营养的效率,增加农作物的产量;在水处理工业中,TPA可用作阻垢剂,效果达到了PAC的水平;在洗涤剂工业中,TPA可用作抗再沉积剂,效果同样与PAC相当;此外,TPA还可作为缓蚀剂使用。 1997年
获奖内容和原因:LegacySystem公司开发冷却臭氧过程,除硅晶片上有机物,清洁蚀刻电路板,代替溶剂清洗
意义:在半导体、平面显示器以及微切削加]工行业中,通常采用Piranha溶液(硫
酸,双氧水)来清除光致抗蚀剂。使用Piranha溶液带来大气、土壤和水污染问题。该公司开发了一种革命性的湿法处理技术Cldstrip[tm]来消除上述行业中的光致抗蚀剂和有机污染物。Coldstrip[tm]过程是一种冷却的臭氧氧化过程。设备由臭氧发生器、气体分布器、循环泵、水冷却器和处理容器组成。处理过程只产生CO、CO2、O2 和水,只需要氧气为原料。因此,该过程最大程度上降低了对环境的负面影响。 1998年
获奖内容和原因:Pyrocool公司开发的可生物降解的表面活性剂。
意义:精细生化公司的技术是将废纤维素原料置于稀硫酸之中在200-220℃ 下加热大约15分钟左右即可转化成为乙酰丙酸。原料可以是造纸厂淤浆、市政固体废弃物、不可循环使用的废纸、废木头, 或者是稻杆麦秸等农业废渣。乙酰丙酸是用途非常广泛的中间体, 国际市场年需求量约100万磅。但由于市场价格高(每磅4 一6美元)而限制了其使用规模的扩大。精细生化公司的生产工艺可以将生产乙酞丙酸的成本降低至每磅32美分, 这将大大地刺激化工及其相关行业需求的增长。 1999年
获奖内容和原因:美国Biofine 公司(Waltham, Mass,USA)发展了一种将废弃纤维素转化成乙酰丙酸(levulinicacid, 即42oxopentanoicacid)的新技术, 该化合物是生产其它重要化工产品的关键中间体。
意义:Biofine技术可以在200- 220℃用大约15分钟, 使用稀硫酸将纤维素类原料转化成乙酰丙酸。原料可以是造纸废物、城市固体垃圾、不可循环使用的废纸、废木材甚至农业残留物。公司负责人Fitzpartrick说, 此化学反应已有100多年历史了, 但是传统的反应只能得到很低产率的乙酰丙酸, 其原因是反应中有焦油的形成。Fitzpartrick是一位化学工程师, 他发明了一种反应器可以消除副反应使反应朝有利于所需产物形成的方向进行, 乙酰丙酸产率可达70%—90%。同时可得到有价值的副产品甲酸和糠醛(呋喃甲叉)。乙酰丙酸在全球市场每年大约有100万磅的需求量。但是由于每磅4- 6美元高价, 限制了它的大规模使用。利用
Biofine技术有可能把乙酰丙酸的价格降到每磅32美分, 这将会大大增加此化合物及其衍生物的需求量。现在市场上已经有一些乙酰丙酸的衍生物销售, 如四氢呋喃, 丁二酸和双酚酸等。 2000年
获奖内容和原因:Revlon发明的Envirogluv 玻璃装饰技术完全克服了传统方法的缺点。
意义:Envirogluv 颜料可通过紫外线照射直接在玻璃上固化, 不需要高温烘烤, 设备简单, 操作安全, 所用原料中不含重金属和VOCs, 所有成分都可生物降解。 2001年
获奖内容和原因:伊登生命科学股份有限公司开发的Harpin技术为种植者提供了一种高效的农作物生产方式。伊登的harpin技术是建立在一种叫harpins的新型无毒的、自然产生的蛋白质基础之上的新种类,该物质是由伊登副总裁宗明伟博士首先发现的。
意义:Harpin蛋白质诱发植物自发抵御病虫害,不必改变植物的DNA。当harpin用于植物时,可以增加植物种植量,促进光合作用,可以改善植物营养及根部发育,每季每公顷的土地仅需0.004~0.14磅harpin蛋白质即可达到增加产量的目的。与其它农业化学制剂区别在于,harpin的产品是在水发酵系统中产生的,仅需适量的能量输入,不会产生危险的化学废液,发酵副产品可生物降解,且可安全处理。另外,伊登使用低风险物质合成harpin蛋白质最终产品,近70%的干制成品由无害的食物等级物质构成。通过40多种农作物试验表明,它能有效地促进植物的自身保护,可以抵抗会引起植物疾病的各种各样的毒素、真菌和细菌,包括一些现在仍无有效对策的植物疾病。 2002年
获奖内容和原因:田纳西州纳舒厄的SC Fluids公司。该公司开发成功超临界CO,溶液清洗保护层技术 (Supercritical CO2 Resist Remover,SCORR)。
意义:SCORR技术采用超临界CO,代替湿法化学处理技术,除去半导体晶片成型
过程中残留的隔光涂层、抗蚀剂及处理过程中的残留物质。 SCORR使集成线路板实现了流水线生产,大幅度降低了成本,减少了环境负担。 2003年
获奖内容和原因:AgraQuest Inc. 公司, 其获奖成就为一种高效、环境友好的生物杀真菌剂Sere-nade( r)
意义:AgraQuest 科学家在加州果园中发现了一种名为BacillussubtilisQST- 713菌株, Serenade( r) 生物杀真菌剂是基于该天然存在的菌株生产的。Serenade( r) 产品剂型有可湿性粉末、可湿性颗粒、流动性水悬液, 可以同其他叶用抗真菌剂一样使用。Serenade( r) 对有益的生物体和非针对目标,如鲑鱼、鹌鹑、瓢虫、草蜻蛉、寄生蜂、蚯蚓、蜜蜂等, 都没有毒性。Serenade( r) 产品不在食物中残存杀虫剂的法定容许量之列, 因为其没有合成的化学品残留, 对使用者和地下水都很安全。 2004年
获奖内容和原因:Jeneil表面活性剂公司研究出一种天然的、低毒性的生物表面活性剂鼠李糖脂产品,用于代替传统的表面活性剂而得到小企业奖。
意义:目前市面上使用的表面活性剂大部分都来自石油原料,而Jeneil所生产的rhanmolipid生物表面活性剂却是利用一种特殊的土壤菌株Pseudomonas aerugiIlosa发酵而得,经杀菌、离心后纯化成适合各种不同用途的产品。rhanmolipid生物表面活性剂是一种在土壤中及植物体内发现的天然存在的细胞外糖酯类物质,因此其毒性和受环境影响的性能远低于传统合成的表面活性剂。除了对环境友好的特性外,它还具有表面活性剂所固有的特性,如良好的乳化性、润湿性、洗涤性及起泡性等。 2005年
获奖内容和原因:Metabolix公司成功地利用生物技术合成天然塑料
意义:Metabolix公司是一家进行聚酯———聚羟基脂肪酸酯(PHAs)商业化开发的公司。聚羟基脂肪酸酯是一类应用广泛、环境友好、高性能的生物塑料,它是以
可再生物质如玉米淀粉、蔗糖、纤维素水解产物以及植物油等为原料利用生物催化技术合成的。在许多应用场合,PHAs可以作为石化塑料的长期替代品。Metabolix公司利用生物技术将整个酶催化反应引入到某些细菌中,以细菌作为微型反应器,由细菌合成出PHAs,从而实现了有生命体的酶催化反应。在商业化的设备上,已经被充分证实,这些细菌能够非常有效地合成出一系列PHAs聚合体,并且产率高,重复性好,稳定可靠。 2006年
获奖内容和原因:Arkon和NuPro技术公司联合开发了苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环利用方法。
意义:苯胺印刷术被应用在很多方面, 需要消耗数百万加仑( 1加仑= 3785L) 的溶剂。Arkon和NuPro公司开发了一种更安全的化学品处理系统, 从而消除了危险溶剂的使用, 减少了溶剂挥发和爆炸的可能性, 提高了这一行业工人的生产安全性。 2007年
获奖内容和原因:NovaSterilis公司因为开发了使用超临界二氧化碳、环境友好的医用杀菌技术而获此奖项。
意义:目前移植技术常采用乙撑氧或C射线来消毒, 但是这两种消毒技术不是有毒就是存在安全问题。NovaSterilis公司发明了一种新的消毒技术。这种消毒技术使用二氧化碳和双氧水的混合物为大量的精细生物原料如移植组织、疫苗以及生物基聚合物消毒。他们开发的Nova2200TM消毒器既没有用到危险的乙撑氧,也没有使用γ射线。 2008年
获奖内容和原因:SiGNa 化学公司开发新型稳定的碱金属合成工艺,既降低了直接使用活性金属的风险和成本,同时还维持了碱金属的有效性。
意义:钠和锂这类碱金属反应活性强,在化学反应中作用很大,同时,其强活性又使其具有易燃、易爆的特性。针对碱金属的这种不稳定性,SiGNa化学公司开发了一种包埋技术来稳定这类碱金属,即用多孔的、沙状的粉末来包裹它们,同时又保留
其反应活性。该技术使碱金属的储存、运输和处理更加安全。该技术在燃料脱硫、氢储存和有害废物的治理方面,也有应用价值。 2009年
获奖内容和原因:Virent能源系统公司开发BioForming○R过程,催化植物糖转化为液体碳氢燃料。
意义:Virent公司的BioForming工艺用水相催化法,除了植物生物质本身的能量外,仅需少量的外部能量,便将糖、淀粉或植物纤维制成汽油、柴油和航空燃料。该工艺非常灵活,可根据市场需求,生产不同的燃料。在经济上,它的生产价格可以与石油燃料一争高下。可再生资源的使用减少了人们对化石燃料的依赖。Virent公司已经研发出一种能将糖转化。 2010年
获奖内容和原因:LS9,Inc公司利用生物技术研制了可用作燃料和化学品的产品:RenewablePetroleumTM
意义:工业微生物(工程菌)一般用来制造单一物质,例如:植物油中的三苷油脂。单一物质纯化后能转变成化学品,如生物柴油燃料。LS9公司研制出一种转基因微生物,该微生物就像是一个个炼油厂。每个微生物都可制造特定的最终化学产品。UltraClean牌柴油就是其中的一种。这种微生物燃料中没有常规石油柴油中的苯、硫和重金属。 2011年
获奖内容和原因:BioAmber公司利用可再生的原料,并采用能源部授权使用的一种生物催化剂E.coli,通过生物催化反应合成了琥珀酸
意义:琥珀酸是一种真正的“平台分子”由它可合成其他很多重要的化学品。然而由化石燃料提炼琥珀酸由于成本高限制了其应用。BioAmber公司利用可再生的原料并采用能源部授权使用的一种生物催化剂E.coli通过生物催化反应合成出了琥珀酸采取一种新型的纯化过程进行提纯使琥珀酸的生
产成本大大降低。BioAmber工艺比化石燃料生产琥珀酸工艺节省60%的能耗成本。留下较少的碳足迹生产成本节省40%。 2012年
获奖内容和原因:Elevance可再生科学公司因研发出一种生产高性能绿色专用化学品的低成本技术,而获得小企业奖。相对于石化生产技术而言,该技术可以降低能耗,并显著减少温室气体的排放,可广泛应用于消费品和工业品生产。 2013年
获奖内容和原因:法拉第公司(Faraday Technology,Inc.)开发低毒性的三价铬生产高性能铬涂层加工技术,在不降低使用性能的同时,减少百万磅六价铬,而获得本年度小企业奖。
意义:法拉第公司设计了一个新的电沉积过程:使用交替阴极-阳极脉冲,并且一个周期之后有松弛过程。这样过程不仅得到Cr(Ⅲ)) 的厚涂层,同时还可以调整电镀层的结构和性质。比起Cr(Ⅵ)电镀液涂层,这个新的过程使产品可以提高耐磨损和抗疲劳性;新制备Cr(Ⅲ)涂层过程更高效;且不会产生Cr(Ⅵ)副产品;还可以用于涂层管的内外表面。这是其他非铬替代品无法做到的。 2014年
获奖内容和原因:Amyris 利用自己的专利菌株,工业化规模地把糖类发酵成达到石油燃料标准的可再生柴油——金合欢烷,获得本年度小企业奖。
意义:Amyris 利用先进菌株工艺:把糖类物质转化为碳氢化合物金合欢烯,而不是酒精。金合欢烯可氢化为金合欢烷,是一种可再生、可与石化柴油和航天燃料混合使用的燃料。一公顷的土地种大豆生产的第一代生物柴油可以让一辆公交车行驶600 英里;种甘蔗来生产酒精,可以行驶4000 英里;但用甘蔗来生产金合欢烷,不改进的柴油车辆的动力系统,便可以行驶5500 英里。如将木质生物质转化金合欢烷,将大大增加这个技术的效益。与EPA 基准石化柴油相比,金合欢烷具有不含硫和微粒、更高十六烷值和低温性能,还可以减少82%的GHG排放。
2015年
获奖内容和原因:Renmatix 公司因开发了一种超临界水解纤维素为糖类,作为生产化学品和生物燃料原料的Plantrose?工艺而获得2015 年小企业奖。 意义:该技术与传统的酸水解、酶水解技术相比,具有清洁、高效经济等优点,为生产植物基化学品和生物燃料,并减少对石油燃料的依赖提供手段。
学术奖
1996年
获奖内容和原因:Taxas A&M大学M. Holtzapple教授 把废生物质转化为饲料、化学品与燃料(用石灰水或高压低温液氨处理纤维素,使其膨化,再酶降解) 意义:在Texas A&M开发的一系列技术可将废生物质(biomass)转化为动物饲料、工业化学品和燃料。废生物质包括市政固体垃圾、污水淤泥、肥料和农业废渣用石灰处理后的农业废渣可用做反刍动物的饲料。此外,用石灰处理后的生物质在厌氧性发酵罐中用瘤胃微生物将其转化为挥发性的脂肪酸盐,如乙酸钙、丙酸钙和丁酸钙这些盐可通过条途径转化为化学品或燃料:(1)酸化后可得到乙酸、丙酸和丁酸;(2)加热可得到丙酮、甲乙酮和二乙酮;(3)酮经加氢还原可得到异丙醇、异丁醇和异戊醇。用生物质生产化学品的技术对环境没有负面影响,可为子孙后代保留更多的大量非再生性资源,如石油和天然气等;传统上处理废生物质方法如掩埋法或焚烧法不但处理费用高而且对土壤和空气造成污染。 1997年
获奖内容和原因:北卡罗来纳大学J. M. Desimone教授开发能溶于CO2的表面活性剂,用于微电子和光谱清洗 1998年
获奖内容和原因:斯坦福大学,Trost 教授创立“原子经济”概念。Trost详细阐明了评论化学过程的一套新标准。
意义:这套新标准包含选择性和原子经济性两个方面。选择性和原子经济性是基于以下两个原因提出的:(1)大多数合成有机化学品来自于非再生性资源。很明显,应该尽可能节省地利用这些资源;(2)最大程度上减少废弃物的产生,这可通过反应的内在化学计量性质或抑制不需要的竞争反应来实现。 1999年
获奖内容和原因:CarnegieMellon大学的Collins教授发展了一系列Fe(III)络合物, 称为TAML活化剂(tetraamidomacrocyclicligandactivators),这种活化剂可以增强过氧化氢的氧化能力。
意义:TAML活化剂的重要用途是在木浆和造纸工业中漂白木浆, 传统上是用氯分子或二氧化氯漂白木浆和纸浆的。当碎木头经过化学处理或“消化”, 破坏并溶解木质素(一种把木头中纤维素“粘合”在一起的高分子)后就产生了木浆。含有丰富的纤维素和半纤维素的棕色木浆经过漂白形成一种用于制备纸张和其他有用的产品的白色物质。但是使用氯化物漂白导致有毒的含氯酸化合物, 如dioxins 和氧芴的生成。为了以更加绿色和经济的方法来制备以纤维素为基础原料的产品, 木浆和造纸工业尝试采用彻底消除氯的加工方法。而TAML活化剂可服务于此目的, 因为它们可以使过氧化氢在低温下(50℃)活化, 选择漂白木浆并去除木质素残留物。这是第一个以此种方式在低温过程中使用过氧化氢, 它可以节约能源和消除氯有机物的产生。 2000年
获奖内容和原因:Scripps研究所的Wong教授在酶催化有机合成领域所做出了开创性工作:
( 1) 发明了用基因工程糖转移酶催化定位还原糖核苷酸合成低聚糖的方法, 此方法已实现工业化,为临床提供了大量复杂的碳水化合物。
( 2) 酶催化烯醇酯的酯交换反应, 此方法是酶催化合成光学纯羟基化合物最普遍、最常用的方法。
( 3) 重组醛缩酶催化不对称羟醛缩合反应, 此反应开辟了一条合成单糖及相关化合物既独特又实用的路线, 已经用这种方法合成了大量结构新颖的化物合, 如
唾液酸、L型糖、亚胺基环多醇等。
( 4) Wong教授还发展了许多其他酶促反应: 糖肽合成法、糖蛋白合成法以及手性胺和前列腺素的合成法, 他还合成了无数手性合成子。
意义:Wong教授的研究为酶催化工业奠定了坚实的基础, 开辟了一个绿色合成的崭新领域, 这些成果对制药工业和精细化工具有非凡的意义。 2001年
获奖内容和原因:李朝军在设计和发展在水中和空气中进行的过渡金属介入的和催化的有机反应方面取得了一系列引人瞩目的,富于创新性的成果。他首先发展了一种新型的水相[3+2]环加成反应合成五员碳环的新方法,建立并发展了在水相合成b-羟基酯的新方法和新的1,3-双羰基化合物的水相烷基化反应。 意义:水作为溶剂有许多优点:价廉易得,安全可靠(不会燃烧和爆炸)而且无毒。在有机反应中可省略反应物的保护和脱保护的合成步骤,通过简单的相分离, 即可得到产物。而进行以有机溶剂为介质的反应时, 产物的分离往往耗能较大, 且有大量有机溶剂排放。若采用水相有机反应有意想不到的化学选择性,能大大减少副产物的生成。有机金属的反应能在空气中进行, 使用少量有机金属即可大规模制备, 且催化剂的回收再生非常简便。李朝军教授发展的水相催化的有机反应,在药物、精细化学品、石油化学品和农业化学品的合成,以及高聚物和塑料的合成等方面都有广阔的应用前景。李朝军教授的创新性研究为传统上只能在惰性气体和有机溶剂中进行的有机合成反应开辟了一个崭新的领域。 2002年
获奖内容和原因:匹茨堡大学化学工程系的贝克曼教授及其研究小组首次设计并制备出非氟亲CO共聚物添加剂,使CO成为更有用的溶剂。
意义:贝克曼小组设计并合成了一系列非常经济的非氟共聚物,这些共聚物能迅速地溶解于CO,,且溶解压力低。氟醚聚合物溶于CO,的溶解压力是200 巴(1巴=750mm汞柱),共聚物的溶解压力为 100巴。制成的溶剂可生物降解,制备成本只有氟醚聚合物的1%。 2003年
获奖内容和原因:纽约布鲁克林的技术大学(PolytechnicUniversity) 的RichardAGross从活体组织中分离出脂肪酶。
意义:分离出脂肪酶已经被应用于聚合物的体外催化合成。由于RichardGross教授开发的脂肪酶降低了聚合反应活化能, 故减少了能量消耗。另外, 脂肪酶催化聚合具有区域选择性, 可以使甘油、山梨醇等多元醇的多个羟基中仅二个参与反应, 因此它们可以直接用于聚合。目前, 这类聚合的化学合成途径需要多步的保护与去保护,而且消耗化学计量的偶联剂( 如碳二酰亚胺) 。脂肪酶催化的反应条件温和, 有利于对化学物质和热敏感的分子的聚合。 2004年
获奖内容和原因:乔治亚理工学院的Eckert教授和Liotta教授研究出一种环境友好性质可调的溶剂,实现了反应、分离一体化;
意义:两位教授的研究小组以一系列崭新、环境友好并且可调的溶剂如超临界二氧化碳、近临界水(near critical water)及二氧化碳膨胀液体(CO2-expanded liquid)等取代传统化学溶剂,将化学过程中的反应和分离紧密地结合起来,不但降低了对环境与人体健康的不良影响,而且简化了步骤,成为可持续发展的良好范例。这些溶剂的溶剂性质较气体强且输送性质较液体佳。其中超临界二氧化碳用于调节反应平衡及反应速率、改进选择性及去除废弃物,并首次和相转移催化剂用于分离产物,既经济又有效率。 2005年
获奖内容和原因:Alabama大学的Rogers教授建立了一种用离子液体溶解和处理纤维素制备新型材料的“平台策略”(aplatformstrategy) 。
意义:Rogers教授和他领导的研究团队创建了一种“平台策略”,成功地利用一种天然的可再生聚合体—纤维素的生物复杂性直接合成新型材料。这一策略潜在地减弱了在合成聚合物时对以石油基原料的依赖性。Rogers教授利用了离子液体可以作为溶剂的性质,并结合一种溶解并重组纤维素或类似聚合体新颖技术创建了以天然聚合体为原料合成新型材料的平台。他强调,只要应用绿色化学原理指导过程开发和商业化,利用这一合成平台将会产生一系列具有市场前景的新型材
料,并将消除或减少以石油制品为原料合成的产品的使用。 2006年
获奖内容和原因:密苏里-哥伦比亚大学( University of Missour-iColumbia) 的GalenJ. Suppes教授从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和合成聚羟基化合物的单体。
意义:生物柴油生产中的副产物丙三醇如果进入市场将会对丙三醇市场带来很大冲击, 并会对生物柴油的经济效益带来负面影响。如果有一种能够提升丙三醇副产物附加值的技术, 就可以降低生物柴油的生产成本, 从而使生物柴油具有一定的市场竞争能力也就有可能成为人类可依赖的替代能源。Suppes教授通过研究发现, 利用一种廉价的方式, 可以将丙三醇转变成丙二醇, 后者可以替代当前用于汽车防冻剂的丙三醇。 2007年
获奖内容和原因:德州大学奥斯汀分校(University ofTexasatAustin)的Michael J. Krische教授发展了具有完善原子经济性和选择性的以氢为媒介的C)-C键构建方法
意义:目前工业上经常采用的生产C) C键的方法在形成C) C键的同时产生大量的废物。Krische教授发展了一种全新的化学反应类型, 这种反应通过金属催化剂作用并以氢为媒介在碳碳之间形成化学键。这种新的反应类型可以将简单的化学品转化为更复杂的化合物, 如药物中间体、杀虫剂以及其他重要的化学品等, 且只生成很少的废物。 2008年
获奖内容和原因:密歇根州立大学研制硼酸酯绿色生产工艺,实现了高效、高收率的转化,不使用溶剂,属于清洁反应。
意义:复杂分子的合成一般多采用经典的Suzuki偶联反应,如农药和杀虫剂等的合成。但是这个通用的偶联合成反应需要先合成带碳硼键的?前驱体(,制备条件苛刻,而且产生大量有害废物。Maleczka和Smith教授开发的催化方法,反应条件
温和且产生废物量最小,提高了化学反应的速度和环境友好性。 2009年
获奖内容和原因:卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的Krzysztof Matyjaszewski教授因提出了在铜催化剂和环境友好还原剂作用下,原子转移自由基聚合的新方法。
意义:生产聚合物(例如:润滑剂,粘合剂和涂料涂层)的工艺经常需要使用有毒有害的化学物质。Matyjaszewski教授开发出一种新的/原子转移自由基聚合(ATRP)0替代工艺。该工艺使用无害的化学物质,例如抗坏血酸(维生素C),作为环保还原剂,同时减少催化剂的用量。目前,原子转移自由基聚合(ATRP)技术在减少有毒有害化学物质的危害性方面,已经得到了世界各地生产商的认可。 2010年
获奖内容和原因:加州大学洛杉分校的廖俊智教授领导的团队利用二氧化碳合成长链醇的方法,实现了二氧化碳的循环利用
意义:发酵产生的乙醇能够被用作燃料添加剂,但由于它能量含量低而限制了其使用。高醇类化合物(即含有2个以上碳原子的物质)含有更高的能量,自然微生物却不能产生这样的醇类化合物。Liao博士从遗传工程学的角度利用微生物从葡萄糖或者直接从二氧化碳生产高醇类化合物。他的工作使可再生的高醇类化合物可以作为化学物质构成或者燃料组成。 2011年
获奖内容和原因:Lipshulz教授设计了一种安全的表面活性剂,能在水中形成微小的液滴。
意义:许多化学品的生产过程都要依赖于有机溶剂,这些有机溶剂大都属于挥发性的、有毒和易燃的。化学品生产商每年使用上百万磅的有机溶剂,其中大部分最后都成为废物。由于许多化学品不能溶解到水中,也不能和水反应,所以,水本身是不能取代有机溶剂作为反应媒介的。Lipshutz教授设计了一种安全的表面活
性剂,能在水中形成微小的液滴。有机化合物能溶解到这些液滴中进行高效的反应。这样就可用水取代有机溶剂作反应介质。 2012年
获奖内容和原因:斯坦福大学的罗勃特·韦茅斯(Robert M. Weymouth)博士和加利福尼亚圣何塞的詹姆斯·赫德里克(James L. Hedrick)博士研发的有机催化技术可以去除塑料生产过程中的有害金属,生产出更加安全的终端产品,有利于塑料瓶的回收利用,可大量减少塑料垃圾。康奈尔大学的杰弗里·科茨(Geoffrey W. Coates)博士因为在生物可降解聚合物合成方面的贡献,也获得了学术奖。他研发的可降解聚合物合成技术,以二氧化碳和一氧化碳为原料合成可降解塑料制品。该技术可以广泛应用于黏合剂、泡沫、塑料领域,并有希望开发出一种应用于罐头内壁的双酚A替代产品。 2013年
获奖内容和原因:特拉华州大学(University of Delaware)的Richard P. Wool 教授因从事可持续大分子聚合物与复合材料的优化设计而荣获该奖项。
意义:Wool 教授使用生物基材料,如甘油三酯、脂肪酸、纤维素、木质素、亚麻及胶原蛋白,作为生产高性能材料的原料。在大规模生产时较石油化工材料具有更少的废物、消耗更少的水和能量 2014年
获奖内容和原因:威斯康星大学-麦迪逊分校的Stahl 教授因改进催化方法,将氧气作为氧化剂用于有机氧化合成,获得2014 年学术奖。
意义:Stahl 教授改进的催化方法:用环境友好的氧气作为氧化剂来代替危险的化学品氧化剂。该法具有反应条件温和、选择性高的特点,并进行了工业化试验;即使在具有复杂结构单元的药物合成中也有很高的选择性;在效益、节能、减少危险废物排放方面很有发展潜力。 2015年
获奖内容和原因:2015 年学术奖授予科罗拉多州立大学的Eugene Y.-X. Chen 教授。Chen 教授不使用金属催化剂,将生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛(HMF)自身二聚为5,5'-二羟甲基糠醛(DHMF);二甲基丙烯酸酯聚合成可生物降解的聚酯。
意义:Chen 教授及其团队开发的新缩合技术,使用有机催化剂——氮杂环卡宾(NHC),在无溶剂的条件下,可直接耦合HMF 为DHMF,并且达到定量产出;并实现了反应物100%的原子利用率。二甲基丙烯酸酯不能发生缩聚反应,现有的方法是将二甲基丙烯酸酯加成聚合成不能生物降解的聚甲基丙烯酸酯。Chen 教授及其团队开发了一种被称为“质子转移聚合法”(HTP)缩聚方法,即用NHC催化剂将二甲基丙烯酸酯聚合成可生物降解的聚酯,且原子利用率也达到100%。这两项新技术不仅突破了现有技术,还具有无金属催化剂、100%的原子利用率、无溶剂(HMF的缩合)或可降解(聚酯生产)的特点。
气候变化奖
2015年
获奖内容和原因:Algenol 公司因开发了一种基因改造蓝藻细菌(蓝藻)的技术,利用CO2、阳光和盐水生产乙醇和生物燃料,获得美国总统绿色化学奖建立以来的第一个特定环境效益:气候变化奖。工业废气中CO2对环境影响巨大,如何高效利用废弃CO2将其转化为有价值的燃料一直是化学家研究的热点和重要课题。
意义:Algenol 公司使用藻类,利用空气或工业排放气体中的CO2以及阳光和盐水(可来自海水)而非粮食作物作为原料来生产燃料,大大降低碳排放量、成本和用水量。这是公司、公众和环境的共赢,可改造整个工业界、减少燃料产品碳排放。
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