2006/11/05
經濟部能源局
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■撰文╱攝影：翁鳳英
綠色化學源自於美國，主要是希望以環保的方式生產塗料和塑膠等日常用品。目前因著環保的議題，已是世界各國關心的重點。
化學就像是一個魔術師，西方世界靠著不斷研發創新化學而獲得財富，但另一方面使用它卻也隱藏著巨大的危險。正如讀友所知，很多化學物質都具危險性，有些是可燃，而有些是會致癌，完全取決於使用者在何地使用與使用它的方式。針對此，德國環保總局的主席Andreas Troge在接受「能源報導」電話訪問時就舉了一個例子：「現在大多數的清潔劑都沒有毒性了，但在15年前，用清潔劑去洗馬桶，就會產生氯氣。也就是說，使用者必須在劑量上非常小心，並注意研讀包裝上的使用說明，否則會帶來嚴重的後果。」
隨著化學研究的進化，推出各類創新化學產品，其目地在於增進人類生活的便利，而更重要的是人類在使用這些化學品時，也能保證健康不受危害。例如，使用油漆時，油漆不應造成油漆工人偏頭痛或其他病痛。也就是說化學品內理想狀況是不要含有任何危險性的物質。
提倡化學品使用安全概念來自於「綠色化學（Green Chemistry）」。現在已經變成全球趨勢的「綠色化學」，其實源於美國，是由華盛頓白宮科學與科技辦公室的Paul Anastas在1991年所倡議的，其中並沒有政治思考，純粹是一個研究計畫，目標在於希望儘可能以環保的方式生產像是塗料和塑膠等日常生活用品。經過十餘年的持續推廣，再加上環保議題已變成全世界關心的重點，其所提議的概念證明是具時代趨勢，因此化學界尊稱Paul Anastas為「綠色化學之父」。
節約能源優先
「綠色化學」主要提倡12項原則，其中有數項原則與全球環保和節約能源有關。例如主張在化學製程中，應盡量減少廢物產生，避免使用危險物質，以及做到有效利用並節省能源。
這樣的原則看起來過於理想化且遙不可及，但在阿恆（Aachen）的北萊茵技術學院（Rheinish-Westfaelisch Technischen Hochschule）的Walter Leitner教授卻表示，這些原則不應被視為研究化學的思想障礙物（Denkanstoesse），而應在進行研究活動或發展化學新製程時，相關人員必須要加以思考的項目。
「綠色化學」的精神在於研究人員研究某種新物質，應考量其毒性、人們在使用它時應該具備那些常識、製程中的廢棄物應如何處理以及處理費用有多高等。
因此對於化粧品公司或製藥公司而言，應儘可能降低廢物產生，且更應思考如何降低製程後所產生的廢物，並儘可能去減輕它的毒性，如此一來，可節省必須花在處理廢物所需要的能源。想想看，若在化學製程後所產生的廢物只是一般的鹽巴，與相較是氰化物，這中間當然有很大的差別。
又拿Ibuprofen止痛藥為例，過去它必須經過多階段且複雜的合成製程才能製造出來，在過程中累積了大量難以處理的廢物。而隨著技術日漸進步，現在只要一階製程即可製造出來，而且也降低廢物的產生。
「綠色化學」尋求的不是斷然的是或非的決策，而是考慮更多的可能性以避免使用危險物質，以達到最終保護地球的目標。而且經過十餘年來的提倡，這已不再只是學院裡的思想，也已在業界變成公司理念，付諸行動希望達成的目標。在重視環保並希望推動生態經濟（Oekonomie）的理想下，希望同時考慮兩者的並存性，帶來更大的成功。
天然物料的使用
「綠色化學」的另一項主張為強調使用天然原物料。現在科學家們正努力研究，除了以傳統方法從石油或煤炭提煉物質來製造塗料或塑膠外，也可以從植物油或植物膠提煉相似物質來取代。如此一來，正如同歐登堡大學（Universitaet Oldenburg）的Juergen Metzger教授所言，將有利解決迫切的能源短缺問題。
Juergen Metzger表示，「根據美國國家研究委員會指出，在未來的20年內，將有高達四分之一以上的塗料或塑膠是用再生原物料製造的。而在本世紀結束時，將會有超過90％或更多的有機化學品取代原有化學品，而成為製造各類用品的主要原料。」
以亞麻油提煉出的漆料為例，其品質正如同從石油所提煉出來的漆料一樣，這樣的研究成果非常具指標性的意義。這也是所謂生態平衡的最佳體現，這兩者所提煉出來的漆料不僅品質一樣，而且前者更具競爭力，因為它只需要花費十分之一的提煉能源成本。
目前，此類植物性漆料只比傳統漆料昂貴一點點，並且已經在市面的建材店和專業店可以買到。它可以大量做為工業用途，但需要再以紫外線強化。
綠色化學永續實習計畫
「綠色化學」不只是一個口號，它也是化學業界洗心革面的一個真正的機會。現在的「綠色化學」之研究雖已有所成就，但仍正在起步，還有更大的空間等待發掘，必須從學校教育著手。
可惜的是，直到目前為止，德國在這方面的基礎研究尚未成形，也沒有年輕化學家投注心力在這方面的研究。綠色化學的12項原則完全不在大學裡和職業學校裡老師的教學計畫裡，德國如此，美國亦如是。德國布朗斯懷格科技大學（Technischen Universitaet Braunschweig）的Henning Hopf教授，同時也是德國化學家學會主席（Gesellschaft fuer Deutsche Chemiker）表示：
「這12項原則雖然早已存在，但其實並未完全影響老師。傳統的實習認知像食譜一樣，廚師希望照本宣科傳授下去，不希望被後輩質疑。」
為在學校培養學生，實現「綠色化學」理念，Henning Hopf教授和其他在布萊梅（Bremen）、耶那（Jena）、奧登堡、雷堡（Regensburg）、布朗斯懷格和慕尼黑（Muenchen）等地的大學和技術學院，努力推動「綠色化學永續實習計畫」。
Henning Hopf教授表示，化學在經過百年的演進之後，有很多新知和新作法出現，學生不應仍沉浸於百年老舊的觀念裡，應該對於例如副產品的生成和追蹤軌跡等，要有創新符合時代精神的作法。
基礎教育落實「綠色化學」
在該計畫裡，節省原物料與能源是主要研究範圍之一。傳統教科書提及，要製造阿斯匹林止痛劑，必須在油槽裡熱處理長達80分鐘；而學生在該計畫裡的實習課程中，卻發現用微波爐這樣的反應作用卻只要1分鐘。另學生們也被鼓勵發問問題，或自行從事以不含危險物質的物料來做反應實驗。雷堡大學的Burkhard Koenig教授舉了一個例子：
「如同我可以採用有機原料來執行化學轉換，也就是說首先考慮用天然物質，像是從原油、植物、柳橙皮或楜椒等提煉出來的物質。而這些物質就可以取代化學品在化學程序裡作用。我們相信，這樣的物質和觀念整合可以對於未來的化學發展和地球保護以及能源運用，產生莫大的啟發作用。」
Burkhard Koenig教授強調，「綠色化學」必須成為學校老師和學生的教學和學習動機，並共同將之視為努力的方向。
「綠色化學」資料庫
現在包括Burkhard Koenig教授在內的學者專家們，已在網路上建構一個免費的「綠色化學」多媒體資料庫，學生們可以觀看並下載建構各類物質的分子結構，提供更多有機物質在化學應用上的可能性。
這個資料庫，如同Burkhard Koenig教授所指出的一樣，儲存許多長久以來被人們所忽視的可以用來取代合成化學品的天然物質。他說，該網站上有一個視窗，使用者可以點選進去查看，各類化學物質互相作用的過程和結果，以及由其中所得到的知識。而該資料庫可以協助學生在做實驗之前，增加對如何進行實驗和化學品的瞭解。
這個計畫已得到化學企業界的認同，因為業界需要由學校釋放出來的專業人力，來增加企業競爭力。而這些人若能在學校中充實專業素養，或在實習階段即已建立必備的專業知識和技能，業界不必再花時間成本訓練培養人員，則對業界來講，無非是一大福音。
結語
Walter Leitner教授指出，「綠色化學」的精神可以鼓舞年輕一代對化學研究的熱忱，他們可以看見化學這門科學背後所蘊藏的奧妙。如同歌德（Goethe）所言，世界如同一顆石頭，分子在其中變化，而構成其形貌和精髓，這些知識可以將之運用來成就更多的長期研究。而綠色化學另一個美好的層面是，人們可以結合對化學的熱情和動能，發揮到工作上，帶來個人成就感，而同時又能改善生態平衡，為人類奉獻。（作者為本刊駐德國特約記者╱讀者可上網www.wdr5.de的Leonardo-Wissenschaft und mehr查詢相關資訊）