從黑色到綠色,綠色化學之路(下)-凌永健

凌永健
2015-11-19發佈
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講者介紹

凌永健教授是環境品質文教基金會董事,清華大學化學系教授。
凌教授長期關心環境荷爾蒙等環境議題,包括塑化劑等事件,另一方面,凌教授也是綠色化學的專家,對於推動綠色化學可說是不遺餘力。

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影片介紹

化工行業是世界上最重要的行業之一,年產值達到驚人的3.6萬億美元。幾十年前,化工行業對永續發展和保護環境不感興趣。但在發生了包括1976年義大利塞維索和1984年印度博帕爾和等重大化學污染災害之後,人們的態度開始改變。
現在,化學正在脫下骯髒的外衣,綠色化學已經成為明日之星。

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文稿

他們很注重衛生,所以裝便當的手一定戴手套,後來把手套的材質改掉,第二年,同樣在去做,化學物質檢出整個就降下來。

﹝00:38﹞
我們會對這個議題感興趣是在2009年我們看到美國環保署推測一般的暴露途徑,我們就知道食物、化妝品、我們剛講到的小朋友的玩具,我們國家得這個也訂了,但他這邊有提出來早產兒,經由醫療器材暴露到最高含量磷苯二甲酸酯的族群,2002年,美國的FDA他們對於一些高風險的,譬如說都是男生、男新生兒、懷有男胎、青春期的男孩,所以這些應該要用特定清單程序中使用DEHP醫療器材的替代品。我們並不是說整個大家都要避開,而是對於一些高風險的要去避開,這個是DEHP或是磷苯二甲酸酯一般的結構。

﹝01:33﹞
美國也是一樣有談話性節目,不過他們談得跟我們這邊談的是不太一樣。這個是CBS60分鐘,這個主持人一做 做幾十年,他的節目都會很有公信力。2010年10月,他們就在想,美國很多的民眾也是在擔心,他們每天在暴露的一些化學品,尤其是來自這個塑膠,它會怎麼去他們影響生活?有個醫生就說,小兒科醫師要避免來自醫療器材裡面的塑化劑。

﹝02:13﹞
在國際間也有一個「Health Care Without harm』,就是無害的健康照顧。我們在2005年做過一次,那時候檢驗的是血袋,有管子跟袋子。塑化劑很妙,46、35我們不看小數點,我剛剛說我們的橡皮擦、夾腳拖鞋、雨衣是0.1,這個是沒錯,因為PVC要軟,就是要加塑化劑,另外就是打營養液,管子29.5,然後袋子2.5,對於收集器就比較OK了,因為不會進到人體裡面去。所以還是跟我們在2005年做的是一樣,問題是比較大,各位要是有記得剛剛所說美國FDA,假如說今天裡面所裝的是一些酯溶性的、包括血液,2005年我們就證實它實際上很容易把裡面的塑化劑把它給溶出來,這是我們基金會在做的活動,一般我們也是希望能夠透過媒體,記者也去報導,塑化劑洗腎、點滴,長期因為有鄰苯二甲酸酯,我們還是比較在意的是我們下一代,是在2010年,在2011年的時候,食品塑化劑,大家都是在擔心食品的,實際上透過醫療顯微在不知情下被注射進體內的塑化劑,量可能更大,因為各位可以想想看,你透過注射直接到血液 是100%生物可利用性,但是你用吃的,還要再到你的胃,還要再被吸收等等,這個也是一樣,比較重要 就是裝油脂量較高的液體,化學療用的藥劑跟血液,尤其是化學療用的藥劑,這個國外都有很多報導,血液也有很多報導,我們自己也有做過。所以這個要怎麼帶?我們覺得還是是要透過一個化學品管理。

﹝04:57﹞
聯合國環境規劃署也出了這麼一本書,這個也是在講他的管理,而且又是從綠色經濟,這是什麼綠色經濟?所以我覺得對於要走向綠色化學之路第一條,真的就是管理,尤其是要立法,我們的經驗是非常多,譬如說食品中的戴奧辛。1995年,環境品質文教基金會去做調查,然後提出來,那時候的衛生署就是有接受這個呼籲,那我們就比照歐盟去訂做食品戴奧辛的管制,我們連續做10年的牛奶戴奧辛的檢測,之後都沒有超標的問題,所以我覺得這個是很重要,就是一個管理。當然,就是工作的認知,也能夠讓政府公部門去了解這個問題的嚴重性,對於我們的學界來說,或是學研界,這個是2014年,我在準備這個的時候才去找到最新的,它這個是講說,你要怎麼去選擇一些它的替代物?譬如說這個塑化劑,各位看到旁邊有兩個苯環,你可以不用苯環,你可以去用飽和的環,旁邊的這些官能基,你也可以去取代,之類等等,但是這個是要很小心的,就像這裡面所說的,要經過一個很完整的評估,要不然你可能說趕走一隻狗進來一隻狼,就說沒有經過適當的評估,這個效果會更糟。一個例子大家都會知道,我們的汽油,以前要它辛烷值(Octane Number)要比較高一點 ,我們以前是有摻含鉛的有機金屬,但是那會造成我們空氣中的鉛含量濃度變高,所以後來世界很多國家就把它改成用MTBE甲基第三丁基醚、MTBE來取代,也可以達到同樣的功用,在汽油裡面溶解度也還不錯,所以空氣裡面不會有鉛濃度過高的這個問題了,但是現在我們發現臺灣很多地區的加油站、附近的地下水要是有污染,都會有MTBE,因為MTBE加進去是百分之多少,我現在忘了,但它又很容易,然後進到裡面 就會隨著地下水流倒出去逸散。為了這個現在是又變成加酒精,酒精比較好一點因為天然界本來就有,但是這個是一個很典型的例子,但是在這裡面他最後是講,對於我們化學來說,必須是綠色化學,就是透過一個設計,這個可能是一個創新的一個機會,但是創新完之後,一定還是要透過這個評估。

﹝08:23﹞
第二個我要跟各位報告 ,過去就是我所謂的製程,我們可以看看在高雄,高雄我的印象很深刻是在,念完大學之前,我記得我應該只有下來過高雄一次, 是在什麼畢業旅行,但是服預備軍官役的時候就待在現在高雄大寮,那時候是陸戰隊99司砲兵台在那邊,每次要回去一定是搭車慢慢的,然後到鳳山,然後再搭車回臺北,但是等畢業之後才了解,實際上在高雄也有很多我們念化學的都是到高雄來。早期我們的石化工業在我們國內就是按照一輕、二輕、三輕、四輕、五輕、六輕、七輕、七輕現在就是國光石化,是被擱置在那邊,它並沒有不通過,它只是被擱置在那邊,現在會在比較多的 就是六輕,六輕的台塑,這邊是有在做一些變更。除此之外,我們現在這邊有一些是已經沒有,但是還有三、四、五,所以我們可以看在這邊很密集,我們的後勁也是在這裡,右邊有大社、仁武;左邊有高雄煉油廠,這個算是中油的,在臨海工業區這一邊 ,這邊也是會有三輕、四輕,所謂一輕、二輕、三輕、四輕、這些主要都是會有上游的,上游所出來的這些原料就會必須到中游的工廠,所以不可諱言的,這邊是會有管線,以前當然都市沒有那麼繁榮,管線就是這樣過去,穿過高雄市區到那邊去。在這裡,後勁溪,所以後勁溪的污染也是很多的報導,不管是這邊或是楠梓工業區裡面的,或是中油,前前後後都有被點名過,這個歷史是蠻多的,但是我是比較好奇,在環保署每年都有做河川的監測,我記得我們以前在排名這個排行榜,後勁溪從來沒有去注意到、從來不會去注意到,可能是我們的監測 都是一般的這些污染物,但是這個問題應該是蠻久的,因為這邊的反五輕的活動也是蠻多,我們就是要考量當然這個,政府是有規劃是要移廠。我們再來看,這可能是高雄也是會很難抹去的記憶,這個是今年的事件,就是氣爆,氣爆後來就是很清楚,就是剛剛所講的,從臨海工業區那邊的原料,然後又要運送到大社、仁武那邊,實際上走地下的管線,相對來說,跟用油罐車來運是比較安全、是比較安全,只不過我們管線的管理,那時候一出事之後,剛好那一天我在辦公室,媒體就來找我聊。我們國家是沒有一個專門化,美國是有一個專門化,有一個專門的署在管理,我們把它分為一般的管線跟液體的管線,液體的管線就是我們現在講的乙烯、丙烯就是化學這些等等,但這個告訴我們在高雄這邊,除了地面上、地底下,也是跟石化脫不了關係,我們在一些不同的場合就有去討論到底要怎麼樣?我覺得這些目前都已經做得很快,我覺得這次跟以前,因為有台積電這個民間的單位這方面做得很快,但是比較重要是事後。

﹝13:24﹞
譬如說政府也在討論石化產業的產業政策,因為化學要是我們來看,我們看全國的各個產業還有GDP,可以排到前面,然後它可以算是一個上游的產業、火車頭的產業,所以假如說,我們沒有自給自足的石化產業,這個是當初在環評的時候,一再訂石化產業的政策,我們訂的就是自給自足,就是能夠以內需為主,但是不要再去生產這些原料再去外銷,因為從這邊所衍生出來很多的產業一定都要有自己在地能夠穩定的工業。

﹝14:08﹞
所以最後面 我就跟各位提有關製程,這個是美國的國家科學院在2006年所出的一本書,是叫《化學工業裡面的永續性─巨大的挑戰跟研究的需求》,這個是工作會的報告,實際上主要是業界的比較多,我必須走近一點,因為這個字我也看不太清楚,它這個把它劃成2005年到2025年當成是第一階段、20年,然後第二階段 是2025年到2105年、80年,希望到2105 ,我們就能夠去把目前用石化原料、目前是用耗能製程,目前是用產生廢棄物的化學以及對我們的地球毫不了解知識的管理,到2105年 ,我們可以用再生的進料、可以用再生的能源、可以用所謂的原子經濟,所謂就是零廢棄了,就是說有點像我們的氫加氧就產生水,就是完全沒有任何浪費,另外就是我們對於地球的整個系統生態是有很多的這個了解,他在這裡面講 就是在2005年到2025年,我想這個在座有很多我們 還是有機會看得到,第一個 就是要減少能源,第二個 就是要做碳管理,第三個很重要,就類似我們今天在這邊,就是要去做一個永續的教育,後面這邊就比較久遠了,比較久遠這一邊,比如說生命週期分析、綠色化學、綠色工程、毒性、再生的化學進料,然後再生的燃料之類等等。

﹝16:30﹞
我就只用跟我們今天比較相關的綠色化學跟工程,這兩個一個是科學,一個是技術,應該就是難兄難弟,我覺得我們今天在這邊不能只談綠色化學,我們環境化學也要拉進講,綠色化學工程也要進來,就是說化學跟化工都要進來。我們的趨勢就是,我們說一個化學反應就是一個化學轉變,我們是要用一個完全新的思維,然後必須基於綠色跟永續化學跟這個工程,這個就要有一些指引,我們剛剛前面所講我們這邊要有一些原則,這裡目前我們可以做,譬如說適當的溶劑、適當的加這些條件純度、回收等等等,然後盡量去減少廢物的產生、然後對環境友善、然後經濟是可行的,然後還能夠提供社會品質比較好的生活。

﹝17:39﹞
但是這個綠色化學或是綠色化學工程,但是要牽扯到很跨領域的、是非常的跨領域,這個我就不去說了。第二個例子,這個例子 ,這邊就是講綠色化學可不可以當成一個社會運動、做為一個社會運動,這個是在2005年的一份報告裡面,這邊是寫棕色不是黑色,我們現在傳統作法是這樣,今天我們可能是一個石化的進料,把它溶解加入一個反應劑,讓它去反應,產生中間產物,然後在經過一系列的額外反應,最後產生很多最後的產物,但是因為我們不曉得它的危害性,所以它的這個潛在性是蠻高的,然後不只是這樣子,我們還會把這些東西放入到生態系統跟人類生活環境,但是我們不曉得它的長期效應。那另外一個就是說我們會急就章,很快就把它放大,不會像在自然界,實際上我們剛剛講有40億年,它會慢慢慢慢去調整,做比如說仿生它實際上是很對的,然後會產生百萬噸的有害廢棄物的副產物,所以實際上你一個製程裡面,你真正用在生產的成本相較於你的能源以及事後廢棄物處理,是佔的、現在算起來是比較低了。所以假如說我們是用一個綠色化學 ,這邊就講,就說我們可以從生命體或是說從生態裡面的生物降解裡面,然後去加速、去設計新的這些分子,然後我們可以用一些碳水化合物或是一些酸、那這些當然都是再生的,去做為進料,然後最重要,我們還是要用到觸媒、不過最好是生物的觸媒,然後是用小規模的,當然我們就不會用到溶劑,因為在生物體裡面我們的溶劑就是水,然後步驟會少,反應會比較溫和,這個有害廢棄物的產生也比較少或幾乎沒有,然後我們可以先產生少量新的這些化學物質,就是量不要很多,所以我們可以對每一個去做非常完整的毒性跟其他的測試,然後再慢慢再去放大,這樣我們 不會避免說我們什麼都不知道就把它去放大,然後等到自然界裡面去,我們要把它去做,發現造成危害那時候已經是太晚了。

﹝20:50﹞
這邊也有講到化學合成,我想這個我就不去講了,所以最後 我想我 就是用綠色化學跟綠色化工的這個12個原則來做為一個結尾,這個可能各位也會一再看到,因為我們剛剛講是要怎麼樣到綠色化學之路?我覺得我們是要到永續化學之路。

﹝21:17﹞
到那邊我們要有環境化學、要有綠色化學、綠色化工一定都要去談。綠色化學的12個原則 這個是學術上的,避免產生廢棄物,要避免產生廢棄物就是原子經濟,也就是說A+B=C,你所有的反應物都進入到你的生成物,而不是A+B=C+D,C是你要的,D是你不要的,你可能還要花錢再把它分開來,D還要再去做處理。另外我們的設計方法就是毒性最好是低,所以我們在設計的時候化學品一定是要低毒性,然後溶劑跟輔助物盡量少用,反應條件就是用常溫常壓,各位可以想這實際上就是生物裡面的一般反應。

﹝22:09﹞
另外 ,我們剛剛一再講的就是原料是永續資源,就是再生資源,然後步驟最好就是現在比較流行的一鍋合成(one-pot synthesis)像等下我們後面會做報告 也會去提到,就把你所有東西就像煮一樣煮進去,然後好了之後,你要的東西就出來,這個是最理想的單一步驟。假如說催化劑 ,我們要是選擇性很高我們可以假如說我們必須要產生A+B變成C+D,我們可以C比D高很多,或是甚至都是C。另外這些化學品最好不要是長生不老,就是在它的生命週期之內,可以用就好,然後超過它的生命週期,它就可以被自然界分解或是可以回收再利用,這個是在製程裡面 ,我們要去做,偵測這個是汙染,這個是安全,這個是我們的綠色化學。

﹝23:14﹞
綠色工程,這邊我是直接翻出來,所以這個一樣是原料跟能源,就要全部去產出,不要有廢料,然後盡可能不要去做分離跟純化,那要盡量少用能源,另外產品製程系統最高質量、產量、空間和時間效率,這個對台灣來說很重要,因為台灣我們這個地方是不夠大,後面還有其他,譬如說你的原料,有些時候原料本身就有一些能源在裡面,你應該還是在回收再利用的時候可以把這個納入考量。

﹝24:01﹞
我們的目標是要耐用性而非不朽性,就是夠用就好了,尤其是不必要的容量或是功能的設計,譬如說我們今天所有一體適用的這個應該算是設計缺陷。譬如說我們今天要去買一個電腦,電腦裡面要是有個中央處理器CPU,這個CPU它可能是有不同的速度,我記得早期在80年代的時候,那時候是沒有微電腦,那時候是有迷你電腦,那時候我們實驗室去買,去買的當然沒錢就買速度比較慢的,後來跟工程師一聊,它速度比較慢的對他們公司來講成本還比較高,因為它有些設計是一體適用,速度比較慢,它要把裡面的ㄧ些線還要再把它切掉,另外就是多樣性,然後最後 就是我們所投入的材料跟能源可以再生,而不是消耗,整個來說就是綠色化學跟綠色化工,化學是一個科學、是一個設計,兩個都要去互用,最重要 就是這兩個結合在一起 ,才能夠改善現有的績效,以及它能夠發展出可以被國民所接受的新技術。

﹝25:38﹞
未來的這個挑戰,我覺得就是我們剛剛、第一個很重要的就是化學,第二個就是毒理、就是剛剛講到,第三個就是我們今天在座的公共教育大家都有參與,第四個是政策,第五個可能大家一般都不會特別去注意,這個供應鏈,因為最近從食安事件以及高雄氣爆事件,我們在很多地方討論,我覺得是供應鏈的問題,我們看食安好了,實際上對供應鏈這邊也是要用電子登錄去做管制,我覺得這個化學品,我們那時候也是提出這樣的一個看法,所以剛剛說出來的結果應該是怎麼樣?我不曉得各位今天參加完這個論壇之後 ,各位會覺得是為了怎麼樣?我的報告「黑色到綠色─綠色化學之路」就是到永續發展之路、永續生成之路,謝謝各位!

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