生态化工—浙大学术汇报.ppt

2001-4-18 可持续发展的化学工业 —— 绿色化工 浙江大学材料与化学工程学院 李 伯 耿 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 二、化学工业可持续发展的道路—绿色化工 三、关于绿色化工的基本思考 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 化工与农牧业（农用化学品、农膜、……） 化工与人类生命（医药、保健药、理疗、…… ） 化工与人类生活（建材、交通、包装、日用化学品） 化工与国防（装备材料、化学武器、推进剂、微化工过程） 化工与能源 化工与信息技术（微电子工业中的超纯气体、纯水、试剂、光刻胶、液晶、腐蚀剂、掺杂剂、粘合剂等） 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 化学工业——一种以资源与能源加工、物质转化、原材料制备为任务的过程工业。 化学工业始终在国民经济和社会发展中占主导地位，是20世纪最辉煌和最有成就感的工业之一。 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 制造业： 食品加工业 纺织、服装、毛皮业 木材加工及家具制造业 造纸、印刷业 文教、体育用品制造业 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 有色金属冶炼及压延加工业 金属制品业 专用设备制造业 交通运输设备制造业 武器弹药制造业 电气机械及器材制造业 电子通讯设备制造业 仪器仪表（自动化设备）制造业 一、化工在国民经济和社会发展中的地位与作用 最大的资源转化与产品制造业 最大的国内生产总值与财政收入行业（2001年GNP达到1.3万亿元） 产业的先驱、生产力发展的原动力 国民经济的支柱（美国、德国等发达国家中，化工产业均列国民经济各产业之首） 高技术产业的支撑 2004年度《财富》世界500强 二、化学工业可持续发展的道路—绿色化工 国民经济的各部门以及人类生活本身或多或少地造成了环境污染和生态恶化。污染治理也是化工能作出重要贡献的领域。 但是应当承认，当前的化工生产（资源的加工与利用）仍然是环境污染和生态恶化的主要根源之一。 二、化学工业可持续发展的道路—绿色化工 环境保护与治理的三个时期 稀释排放 —对毒性的时间性、生物聚集作用和生态变化尚无认识 末端治理排放 —“三废”处理技术的兴起 绿色化工（生态化工）—从源头消除环境污染（重新设计化学合成路线、制造方法和化工产品） 二、化学工业可持续发展的道路—绿色化工 “末端治理”存在的问题 部门分割 维持古老落后的技术在市场中的地位 成本越来越高 经济效益的虚增 有损发展中国家利益 二、化学工业可持续发展的道路—绿色化工 工业生态学观点： 工业体系可以成为生态体系的一种特殊情况，可以像生态系统那样的方式进行物质、能量和信息的流动和储存。 目标： 找到一条能使工业体系与生物生态系统的正常运行相互匹配的途径。 二、化学工业可持续发展的道路—生态化工 建立工业生态系统（生态结构重组）的基本思路 废料资源化（二次资源化工） 封闭物质循环系统和减少消耗性排放 产品与经济活动的非物质化 能源脱碳（以石油替代煤炭、以天然气替代石油，以碳水化合物代替碳氢化合物，更多地采用氢能、太阳能） 三、关于绿色（生态）化工的基本思考 资源利用的生态化：产品源于那些可以再生的资源，甚至源于废弃物资源。 资源加工的生态化：生产工艺是环境友好的，低污染甚至是无污染的。 资源产品的生态化：产品在使用过程中不会产生生态污染。 3.1 资源利用的生态化 化石矿物资源的两大问题： 它们的生长周期非常漫长（以亿万年计，实际上是不可再生的），地球上的储量有限，终究会有枯竭的一天。 目前的环境危机直接或间接的与化石矿物资源的加工和使用有关（如产生CO2、SOx、NOx等，形成局部的环境污染、产生酸雨及温室气体）。 3.1 资源利用的生态化 生物质资源化 来源于CO2（光合作用），燃烧后产生CO2，但不会增加大气中CO2的含量，因此比矿物燃料更清洁。 以约1640亿吨/年的速度不断再生，如以能量换算，相当于石油年开採量的15~20倍，犹如一个取之不竭、用之不尽的资源宝库。 3.1 资源利用的生态化 生物质资源的利用需要将组成生物质的淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等大分子物质转化为葡萄糖等低分子物质，以便作为燃料和有机化工原料使用。 目前已研究的方法包括物理法、化学法和生物转化法。但物理和化学方法一般能耗高、产率低，且过程污染较严重，因此往往作为生物转化法的辅助手段。 3.1 资源利用的生态化 生物质资源制取燃料 1. 由生物质制酒精：大规模地用于机动车燃料还必须降低成本（1. 利用基因工程改进酵母的性能，以提高过程效率；2.