5 環(huán)境商值(environmental quotient，EQ)

環(huán)境因子雖然考慮了產(chǎn)品生產(chǎn)全過程中產(chǎn)生的廢物量。但是很顯然，不同類型的廢棄物，在環(huán)境中的毒性行為也有所不同。綜合衡量一個產(chǎn)品工藝的好壞，必須同時考慮廢物的排放量和廢物的環(huán)境行為本質(zhì)。環(huán)境商值綜合考慮了這兩種因素，EQ = E × Q，即環(huán)境因子E與廢棄物對環(huán)境的不友好程度Q的乘積。在傳統(tǒng)上，化學(xué)危險物的定量評價是用“致命劑量50”(LD50)來衡量的。Q值的大小通常也以LD50為參考。例如，無害的氯化鈉或硫酸銨的Q值為1，而重金屬鹽基于其毒性大小，Q值在100–1000之間。如將Q值通過歐元來估算，將衡量廢物的EQ值轉(zhuǎn)變成價格，再結(jié)合原材料和能量消耗的價格因素，可以為工藝的成本分析提供更加精細(xì)的測算。

6 過程質(zhì)量強(qiáng)度(process mass intensity，PMI)

隨著環(huán)境因子的普及，化學(xué)家們在進(jìn)行產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)時，開始越來越重視廢物的耐久性、可降解性和處理等問題。然而對于商業(yè)行為而言，過多地將衡量指標(biāo)聚焦在廢物的量上并沒有太大的意義。化工生產(chǎn)企業(yè)的利潤來源于可以銷售的產(chǎn)品，一項(xiàng)能衡量產(chǎn)率提升及原料成本控制的指標(biāo)則更加實(shí)際。所以，過程質(zhì)量強(qiáng)度(PMI)開始被眾多的化工企業(yè)和制藥企業(yè)所接受和采用。

PMI是指產(chǎn)品生產(chǎn)全過程中所有物質(zhì)的質(zhì)量總和(單位：公斤)與目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量(單位：公斤)的比值。這里的物質(zhì)既包括反應(yīng)使用的原料、試劑、溶劑和催化劑，也包括反應(yīng)后處理和純化時所使用的全部化學(xué)品。ACS GCI制藥業(yè)圓桌會議的成員建議制藥行業(yè)將水也計(jì)算入消耗的物質(zhì)之內(nèi)。因?yàn)樗幬锏纳a(chǎn)往往使用高純水，且反應(yīng)后處理階段會產(chǎn)生大量的水-有機(jī)溶劑混合體系，在把水送去污水處理廠之前，企業(yè)還需要額外的過程把水從有機(jī)體系中分離出來。當(dāng)然也有一些企業(yè)認(rèn)為，水非常廉價且對環(huán)境污染較輕，所以不將其計(jì)算在廢物之列。為了區(qū)別PMI，這一指標(biāo)用質(zhì)量強(qiáng)度(mass intensity，MI)來表示。

從上述定義可知，環(huán)境因子EF = MI − 1。雖然環(huán)境因子與質(zhì)量強(qiáng)度僅僅差了“1”，而這個數(shù)值恰恰代表了企業(yè)可銷售的產(chǎn)品，也是其利潤的來源。衡量質(zhì)量強(qiáng)度MI的方法，可以進(jìn)一步拓展至生產(chǎn)過程中的其他物質(zhì)，例如溶劑強(qiáng)度(solvent intensity，SI)和水強(qiáng)度(water intensity，WI)。

7 生命周期評價(life cycle assessment，LCA)

一個產(chǎn)品從原料精煉、預(yù)處理、生產(chǎn)、應(yīng)用、循環(huán)到最終被廢棄并處理，整個過程稱為產(chǎn)品的生命周期。對于一條工藝而言，其對環(huán)境的影響不僅僅需要考慮排放的廢物，還應(yīng)納入制造原料、溶劑、助劑等所消耗的能量和物質(zhì)。除此之外，產(chǎn)品廢棄后在環(huán)境中的持久毒性、積累毒性以及其降解物的可能毒性，也需要考慮。因此，生命周期評價是一種對產(chǎn)品“從誕生到墳?zāi)?rdquo;的全周期評價(圖3)，主要針對取自自然界的原料、能源的消耗和向環(huán)境排放廢棄物的數(shù)量與質(zhì)量影響。

生命周期評價是一種環(huán)境管理技術(shù)，它對產(chǎn)品生命周期的各個階段進(jìn)行跟蹤，并做定量分析與定性評價，從而獲得產(chǎn)品相關(guān)信息的總體情況，為產(chǎn)品制造工藝改進(jìn)提供完整、準(zhǔn)確的信息。用于生命周期評價(LCA)的主要指標(biāo)包括：

1) 產(chǎn)品全生命周期使用的原料(kg)；

2) 需要的全部能量(MJ)；

3) 全球變暖潛力值(GWP，每公斤CO2當(dāng)量)；

4) 水資源消耗(kg)；

5) 原料制造時原油和天然氣的消耗(kg)；

6) 酸化潛力值(AP，每公斤SO2當(dāng)量)；

7) 富營養(yǎng)化潛力值(EP，每公斤PO43−當(dāng)量)；

8) 光化學(xué)臭氧形成潛力值(POCP，每公斤乙烯當(dāng)量)；

9) 在廢物處理前全部有機(jī)碳的使用量(TOC，kg)；

10)對人體的毒性(每公斤1,4-二氯苯當(dāng)量)；

11) 環(huán)境毒性(每公斤1,4-二氯苯當(dāng)量)；

12) 土地使用(m2/ 年)。

由于完整獲取上述各類數(shù)據(jù)較為困難，對產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行精確評價幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。例如，醫(yī)藥行業(yè)藥物生產(chǎn)涉及的化學(xué)品通常在20個以上，完成評估需要每一個化學(xué)品的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。如果再將上游原料的全生命周期考慮進(jìn)去，則會進(jìn)一步增加評估的復(fù)雜性。所以為了縮短評估周期，盡快確定最為綠色的工藝，許多公司都將導(dǎo)致全球氣候變化的因素作為核心指標(biāo)。

21世紀(jì)早期，葛蘭素史克公司(GSK)發(fā)展了一種針對合成化學(xué)的精簡生命周期評價工具FLASCTM。該工具基于GSK公司全球供應(yīng)鏈的碳足跡分析，來最終確定藥品生產(chǎn)時排放到大氣中溫室氣體的量。當(dāng)缺乏某一特定化學(xué)品的數(shù)據(jù)時，F(xiàn)LASCTM會基于同類物質(zhì)，再經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，給出一個估算的平均值。FLASCTM工具可以幫助那些沒有LCA專門知識的科學(xué)家，從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模生產(chǎn)各個階段對合成路線進(jìn)行評價，目前已被制藥行業(yè)普遍采用。

聲明：本文所用圖片、文字來源《大學(xué)化學(xué)》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系
 

相關(guān)鏈接：環(huán)境，質(zhì)量，氣體