【正文】 源 礦 物 開 采 加 工 生 產(chǎn) 消 費 廢 物 生態(tài)工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式 化石能源注入 自然資源 初級產(chǎn)品 加工產(chǎn)品 可再生資源 消 費 １ 2 3 4 5 6 7 8 廢 棄 物 可再生能源（太陽能，風(fēng)能，生物質(zhì)能等注入） 核能（裂變，聚變）注入 與自然生態(tài)系統(tǒng)耦合的理想 循環(huán)經(jīng)濟模式 植 物微 生 物可 再 生 資 源初 級 產(chǎn) 品靈 巧 產(chǎn) 品消 費主 反 應(yīng)副 反 應(yīng)動 物太 陽太 陽可 再 生能 源 核 能核 聚 變循環(huán)經(jīng)濟追求的目標 ? 充分、重復(fù)、循環(huán)利用資源。 ? 環(huán)境與生態(tài)保護 ? 效率和利潤最大化 ——同時用這四條標準，審視所有現(xiàn)行生產(chǎn)過程。 ?“林有干木只棲一枝，弱水三千只飲一瓢”。 人均物質(zhì)總需求（噸） 人均 GDP（千美元） 中國 波蘭 美國 芬蘭 英國 日本 德國 荷蘭 19751994 歐盟－ 15 19801997 人均 GDP 發(fā)展與生態(tài)矛盾程度 科技水平提高 臨界線 國際政壇有關(guān)“循環(huán)經(jīng)濟”的實踐 1 ? 1972年 6月 聯(lián)合國斯德哥爾摩 《 人類環(huán)境宣言 》 ―人類只有一個地球賴以生存，它不是從上代人繼 承下來的，而是從下一代人受里借來的。 ? 1992年 聯(lián)合國“里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言”首次提出人 類應(yīng)遵循可持續(xù)發(fā)展方針，可持續(xù)發(fā)展既符合當 代人需求，又不致?lián)p害后代人發(fā)展需求。 國家政壇有關(guān)“循環(huán)經(jīng)濟”的實踐 2 ? 70年代 丹麥 Kalumdb生態(tài)工業(yè)園區(qū)建設(shè) 經(jīng)驗，及在世界范圍內(nèi)的推廣。 社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展 知識經(jīng)濟 循環(huán)經(jīng)濟 文 化 信 息 產(chǎn) 業(yè) 提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè) 生態(tài)農(nóng)業(yè) 生態(tài)工業(yè) 生態(tài)消費 資源循環(huán)利用 能源優(yōu)化利用和 可再生能源開發(fā) 污染源頭防止 靜脈產(chǎn)業(yè) 信息化 生態(tài)化 循環(huán)經(jīng)濟與知識經(jīng)濟 動脈產(chǎn)業(yè)與靜脈產(chǎn)業(yè) 用戶 銷售商 維修中心 制造商 零件制造 原材料 供應(yīng) 開采 回收中心 分解拆卸 熔煉 廢棄填埋 維修 再利用 可回收 部件 再制造 再資源化 簡單 再使用 靜脈 動脈 動脈產(chǎn)業(yè)與靜脈產(chǎn)業(yè) ?誰制造，誰分解 ?誰分銷，誰回收 ?誰污染，誰治理 清潔生產(chǎn)和靜脈 產(chǎn)業(yè)的企業(yè)層次 生態(tài)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的區(qū)域?qū)哟? 循環(huán)經(jīng)濟型社會構(gòu)建 先進 科技 研發(fā) 先進 系統(tǒng) 優(yōu)化 軟科 學(xué) 生態(tài) 法規(guī) 教育 和道 德養(yǎng) 成 循環(huán)經(jīng)濟的三個層次和三個支撐 ——工程科學(xué)技術(shù)是循環(huán)經(jīng)濟的基石，缺乏科學(xué)技術(shù)的支撐，循環(huán)經(jīng)濟的理念將成為海市蜃樓。 ? 社會發(fā)展的 凝聚力 ：促進社會公平和正義，妥善協(xié)調(diào)社會成員間的關(guān)系，扶貧濟困，誠信祥和。 總之，保證社會高速發(fā)展的同時，實現(xiàn) 同代人 之間公平正義，并維護 下代人 享有同等發(fā)展機遇。最大限度地減少廢棄物排放，逐步使生態(tài)步入良性循環(huán)。 生態(tài)工業(yè)工程技術(shù)開發(fā)原則 ? 進化替代原則：新資源、新材料、新產(chǎn)品、新工藝引入 ? 減量化原則：分子設(shè)計、智能化產(chǎn)品 ? 再利用原則：梯級、重復(fù)、循環(huán)利用資源、能源 ? 再資源化原則：靜脈產(chǎn)業(yè)開發(fā)、廢物再利用 ? 系統(tǒng)綜合原則：共生多聯(lián)產(chǎn)、綜合利用 ? 集成優(yōu)化原則：區(qū)域內(nèi)物流、能流、信息流、資金流的集成優(yōu)化。M 學(xué)院 Holtzappll 教授） ? 生物降解塑料 ,清潔燃油技術(shù)，生物柴油制備 三、提高反應(yīng)產(chǎn)品的專一性，反應(yīng)的選擇性和收率 利用催化劑晶格氧進行烴類氧化反應(yīng)，新催化劑（如鈦硅分子篩）的利用等 四、“原子節(jié)約”反應(yīng)工藝路線的開發(fā) 異丙苯氧化法生產(chǎn)苯 酚 、丙酮等 五、生化合成過程 進化替代原則 ——清潔生產(chǎn)替代技術(shù) “原子節(jié)約 ” 工藝優(yōu)先 原子節(jié)約反應(yīng)路徑： 以合成環(huán)氧丙烷為例 (原子利用率 ) 氯醇法 (%) CH3CH=CH2 + Cl2 CH3CH(OH)CH2Cl + HCl CH3CH(OH)CH2Cl + HCl + Ca(OH)2 → + CaCl 2 液相氧化法 (76%) CH3CH=CH2 + H2O2 → + 2H 2O 氣相氧化法 (100%) CH3CH=CH2 + 189。 異丙苯 1%催化劑 100℃ （ PP） （ CHP過氧化氫異丙苯） 25% 75% 在肽菁 存在下 為化學(xué)平衡 ＋ O2 ＋ CH3CH=CH2 β 鈦硅分子解 100℃ CH3CHCH2 O 進化替代原則 —解決白色污染的技術(shù)進化 ?在塑料制品成型時，加入大量淀粉 ?纖維素，可以使廢棄時，塑料制品分散成小粒。 ?采用細胞培養(yǎng)法在大腸桿菌內(nèi)生成可代謝塑料，聚羥基丁酸酯（ PHB）用于人造血管 ?骨釘 ?縫線。樹 200年才成熟，剝皮后致死。 III. 半合成路線（美癌癥研究中心與 BMS公司， 1991）從樹葉嫩枝中提取 10DAB（ 10脫乙?；ǘ、?），通過化學(xué)合成接上一個側(cè)鏈制成，需 11個反應(yīng)過程， 7個分離過程，污染嚴重。 環(huán)境友好工藝與產(chǎn)品的技術(shù) 總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎 更新合成路線獎 1996 Monsanto公司 不以 HCN為原料，生產(chǎn)氨基二乙酸納－除草劑 1997 BASF與 Hoechst合營公司 消炎藥（ ibuprofen）新工藝，原子利用率從 40％－ 80％ 1998 Flexsys America公司 4－氨基二苯胺（ 4－ ADPA）新工藝，用苯胺與硝基苯直接合成，不需加入氯或溴氧化劑 1999 Lilly實驗室 抗痙攣藥（ anticonvulsion）新工藝，避免了大量溶劑使用和污染物產(chǎn)生，采用生物酶（ gosaccharomyces rouxii）固定化催化劑 2022 Roche Colorado公司 抗病毒藥（ gallcicloui）新工藝，將反應(yīng)物和中間產(chǎn)物數(shù)量從 22種降低至11種，氣體排放減少 66％，固體廢物減少 89％， 4/5中間產(chǎn)物可循環(huán)利用 更新合成路線獎 2022 Bayer和 Bayer AG公司 可生物降解的螯合劑－氨基二琥珀酸鹽， 100％無廢物釋放，用作助洗劑，漂白穩(wěn)定劑，肥料添加劑等 2022 Pfizer公司 合成 Sertraline（重要新藥 Zoloft有效成分）新工藝， 3步反應(yīng)簡化為一步，安全性提高，污染減少 2022 s252。 2022 BMS公司 植物細胞發(fā)酵（ PCF）和萃取技術(shù)，用于 Taxol（紫杉醇類抗癌藥）的綠色合成 2022 Archer Daniels Midland和 Novozgmes公司 酶催化酯交換法減少食品中反式脂肪酸含量（誘發(fā)心臟?。? 2022 Merck公司 用 β 氨基酸制備 JanuviaTM的活性成分的新穎的綠色合成路線 改進溶劑和反應(yīng)條件獎 1996 Dow化學(xué)公司 用 CO2代替氟氯烴作苯乙烯泡沫塑料發(fā)泡劑 1997 Imation公司（明尼蘇達州） 發(fā)明光熱法，曝光膠片，顯影只需加熱，稱 Dry view技術(shù)，不需化學(xué)顯影，定影 1998 阿貢國家實驗室 高效，高選擇性，乳酸酯工藝，可代替各種溶劑用量的80％，目前美國此類用量為 380萬噸 1999 Naclo Chem. CO. 開發(fā)帶電聚丙烯酰胺的水基生產(chǎn)過程用于廢水處理除去懸浮固體及污染物 2022 Bayer Corp. Pittsburgh 開發(fā)了兩組分水性多羥基化合物涂膜技術(shù) 改進溶劑和反應(yīng)條件獎 2022 Novezymes 公司 利用果膠裂解酶進行棉纖維潤濕脫脂棉的 Biopreparation工藝，紡織廠節(jié)水 30％－ 50％ 2022 Cargill Dow公司 聚乳酸（ PLA）綠色生產(chǎn)工藝，產(chǎn)率高，不用有機溶劑可生物降解 2022 DuPont公司 微生物法生產(chǎn) 1， 3丙二醇 2022 Buck man國際實驗室公司 再生低污染物消除的 Optimyze酯化酶水解技術(shù) 2022 BASF公司 紫外線固化，低揮發(fā)有機物（ Vocs）用于汽車底漆修補 2022 Codexis公司 基于酶催化的過程，改善用于合成 Lipitor的關(guān)鍵構(gòu)件分子的生產(chǎn)過程。 Haas 公司 環(huán)境友好海洋生物防腐劑，用于船舶表面防海洋動植物附著，選出 4，5二氯 2－正辛基 4－異噻唑啉－ 3－酮（ DC01）代替三丁基氧化錫（ TBTO） 1997 Albright amp。 Son (SCJ) GreenlistTM系統(tǒng)，評估其產(chǎn)品中各成分對環(huán)境和人類健康的影響，并用于指導(dǎo)指導(dǎo)消費品配方的改進。 M大學(xué) 把廢生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為飼料，化學(xué)品與燃料（用石灰水或高壓低溫液氨處理纖維素使膨化，再酶降解） 1997 北卡羅來納大學(xué) J. M. Desimone教授 開發(fā)能溶于 CO2表面活性劑，用于微電子和光譜清洗 1998 斯坦福大學(xué)，特羅斯特教授 創(chuàng)立“原子經(jīng)濟”概念 1999 Carnegie Mellon大學(xué) Collins教授 發(fā)展了一系列 Fe（ III）配位化合物（ TAML活性劑）增強過氧化氫的氧化能力低溫下 55℃ ）活化 H2O2漂白木槳 2022 Scripps研究所的 Chihuey Wong教授 開發(fā)了不可逆的酶消化的酯轉(zhuǎn)化反應(yīng)，用藥品生產(chǎn) 學(xué)術(shù)獎 2022 Tulane大學(xué)， Chao－ Jun Li教授 發(fā)展了“準自然”催化作用，使在空氣和水中應(yīng)用的過渡金屬催化劑，用于以水為溶劑的多種合成反應(yīng) 2022 Pittsburgh 大學(xué) 篩選低壓 CO2能替代的有機溶劑的方法 2022 紐約布魯克林技術(shù)大學(xué) 脂肪酶催化聚合，條件溫合、高選擇性 2022 佐治亞理工學(xué)院 Eckert和 Liotta教授 用環(huán)境友好，可調(diào)溶劑，用超臨界 CO亞臨界水實現(xiàn)反應(yīng) 分離一體化 2022 Alabama大學(xué) Rogers教授 離子液體（ 1丁基 3甲基咪矬鎓）溶解和處理天然纖維素制備新材料的“平臺策略”，減少對石化的依賴。 進化替代原則 ——全生命周期清潔產(chǎn)品開發(fā) 十二烷基苯合成催化劑： （ 1） HF （ 2）分子篩 例：十二烷基苯生產(chǎn)的綠色工藝 ?12C + CCCCCC ?????再生器反應(yīng)器催化劑循環(huán)原 料 苯再 生 液產(chǎn)品?12C +再生器 反應(yīng)器 ——全生命周期清潔產(chǎn)品 ?化學(xué)品從： 從搖籃到墳?zāi)谷^程沒有污染 ?十二烷基苯合成新工藝 原 料 使 用生 產(chǎn) 廢 棄 回 歸 自 然異構(gòu)體 催化工藝 性能 HF 分子篩 ～ 20％ ～ 57％ 易于自然分解 ～ 20％ ～ 25％ 高洗滌特性 ～ 20％ ～ 8％ ～ 20％ ～ 5％ ～ 20％ ～ 5％ C － C － C10C － C － C － C9C － C － C － C － C8C4－ C － C5C5 － C － C6－ －－ －－ － －－ － －－ － － －－ － － －－ －－ －－ －－ －? 產(chǎn)品工程（ Product Eng.）定義 消 費 需 求 產(chǎn) 品 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 可 行 性 熱 力 學(xué) 分 析 可 行 性 動 力 學(xué) 分 析 實 驗 研 究 工 程 開 發(fā) 靈 巧 化 學(xué) 品 最 易 合 成 的 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 開 發(fā) 用 途 最 佳 性 能 用 途 的 產(chǎn) 品 設(shè) 計 開 發(fā) 靈 巧 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 技 術(shù) ? 區(qū)別 II. 減量化原則