綠色化學：透過科學建構永續的未來

發佈日期 : 17 September 2025

發佈者 : Preeti Wani

想像這樣的世界：化學品的生產不會留下有害殘留物，工業流程對周圍環境安全無害，創新惠及地球而非損害地球。這就是綠色化學的願景，它是一種革命性的化學研究和工程策略，旨在設計能夠減少或消除有害物質使用和生產的產品和製程。在全球社會努力應對氣候變遷、污染和自然資源枯竭之際，綠色化學的重要性不容小覷。它彌合了科學與永續發展之間的鴻溝，提供了既能促進經濟成長又能兼顧環境責任的切實可行的解決方案。

什麼是綠色化學？

綠色化學，也常被稱為永續化學，是指設計能夠減少或消除有害物質產生的化學產品和製程。綠色化學的概念由美國環保署（EPA）於1990年代提出，倡導一種積極主動的污染預防方法。與環境化學著重於污染物釋放後的影響不同，綠色化學旨在從源頭上，在分子層面預防污染。其主要目標如下：

• 減少有毒廢棄物
• 提高能源效率
• 利用再生資源
• 開發更安全的化學產品

由化學家保羅·阿納斯塔斯和約翰·華納提出的12項綠色化學原則構成了綠色化學的核心概念：

綠色化學為何如此重要

綠色化學在社會處理化學品生產和消費方式方面發揮變革性作用。它不僅是符合倫理的選擇，還能帶來可衡量的環境、經濟、健康和監管效益，這些效益既符合永續發展目標，也符合企業績效。

環境效益－採用綠色化學最有前景的原因之一是它對環境產生了非常正面的影響。

• 從源頭減少污染：傳統化學製程常常會將有害副產品釋放到空氣、水和土壤中。綠色化學著重預防污染，而不是在污染發生後再處理。其基本理念是預防勝於治療。例如，在化學反應中使用水或超臨界二氧化碳等環保溶劑可以避免產生有毒廢物。
• 節約自然資源：許多綠色化學策略使用再生原料，例如植物性材料，而不是石油基資源。這減輕了對有限自然資源的壓力，並促進了更永續的材料經濟的發展。
• 透過減少溫室氣體排放來消除氣候變遷：節能工藝，例如低溫催化反應，消耗的化石燃料更少，溫室氣體排放量也更低。生物基聚合物和碳捕獲化學製程等發現也有助於應對氣候變遷。

經濟優勢－選擇綠色環保不僅有利於地球，也是拓展業務的明智商業策略。採用綠色化學實踐的公司通常具有競爭優勢和長期成本節約能力。

• 降低廢棄物處理、能源消耗和危險材料處理的相關成本：有毒廢棄物的處理成本可能很高。因此，綠色化學從源頭減少和消除廢物產生，從而降低營運和處置成本。例如，無溶劑反應不僅可以減少廢物，還可以減少對昂貴的防護設備和密封系統的需求。
• 為環保產品創造新的市場機會：隨著消費者對可生物降解、無毒且符合道德規範的產品需求不斷增長，提供綠色替代品的公司可以迅速進入利潤豐厚的新市場。天然無動物實驗性化妝品、環保包裝以及藥品清潔標籤的興起，都凸顯了這個轉變。
• 永續產業創新：綠色化學透過鼓勵企業重新思考產品設計來推動創新。這催生了再生能源、生物技術和材料科學領域的綠色新創企業和新技術。因此，杜邦、巴斯夫和科思創等公司正在投資環境友善研發，以豐富其產品組合。

健康與安全－化學品是現代生活的重要組成部分，但許多化學品會帶來嚴重的健康隱患。綠色化學優先設計對人類和生態系統更安全的物質。

• 減少工人和消費者接觸有毒物質：綠色化學透過用更安全的替代品取代致癌或神經毒性化學物質，保護生產環境中的工人，並降低消費者的健康風險。例如，用生物基黏合劑取代建築材料中的甲醛樹脂，可以改善室內空氣品質。
• 減少化學工業的事故和有害事件：傳統工業化學通常涉及易燃、易爆或高活性化合物。綠色化學提倡使用穩定且危害性較低的材料，從而降低工業事故、洩漏和火災的風險。此外，它還提倡更安全的反應條件，例如適當的溫度和壓力，從而減少操作危險。

監管與合規性－隨著環境問題日益嚴重，世界各國政府都在加強對化學品使用和排放的監管。綠色化學為合規提供了一條積極主動的途徑。它幫助企業遵守更嚴格的環境法規，例如歐盟的REACH法規、美國的EPA法規以及其他全球標準。由於監管機構現在強制要求更安全的化學品處理和環境影響的透明度，綠色化學自然與以下框架相契合：

• 歐盟的 REACH（化學品註冊、評估、授權和限制）法規要求公司識別和管理與其生產和銷售的物質相關的風險。
• 美國環保署的「更安全選擇計畫」旨在表彰性能優良且對人體健康和環境更安全的產品。
• 印度的《化學品管理與安全規則》（CMSR）和中國的新化學物質通報（NCSN）也體現了全球邁向綠色環保政策的努力。採用綠色化學原則的公司更有利於遵守監管變化，避免巨額罰款，並保持其在全球市場的准入地位。

綠色化學領域的新興技術發展

綠色化學與尖端科學技術相結合，其顯著發展包括以下幾點：

• 分子設計中的人工智慧：人工智慧有助於設計既有效又對環境無害的分子。
• 生物催化：酵素作為綠色催化劑，可提高反應效率和特異性。
• 無溶劑反應：機械化學允許化學反應無需任何有害溶劑即可進行。
• 綠色奈米技術：採用更安全的製程製造奈米級材料，用於醫藥、電子產品和其他應用領域。
• 電合成：利用通常從再生能源中提取的電力來驅動化學反應，而不是使用試劑。

綠色化學的未來令人振奮，前景看好。隨著對永續解決方案的需求日益增長，綠色化學有望與循環經濟模式融合，確保資源的回收和再利用。它將賦能生物材料、食品科技和零廢棄物產品等領域的綠色創業。此外，綠色化學還能促進聯合國永續發展目標的實現，並加強化學家、工程師、資料科學家和環保人士之間的跨學科合作。隨著數位技術的快速發展、政策支持的不斷改進以及公眾意識的日益提高，綠色化學有望在未來幾十年成為常態而非例外。綠色化學不僅僅是一門科學學科，它更代表著朝著更乾淨、更安全、更永續的世界邁進。透過重新構想我們設計、製造和使用化學物質的方式，我們可以減少對環境的影響，保護人類健康，並推動創新。