綠色化學導論

引用

Lancaster, M. (2025). Green Chemistry: An Introductory Text (4th ed.). Royal Society of Chemistry.

章節概要

出版社的介紹說，第四版仍以綠色化學的核心原則為重點，但新增了對綠色化學如何幫助解決社會所面臨的環境問題的強調，包括一個關於能源脫碳與氣候變化的新章，以及對聯合國永續發展目標的討論。下面按順序給出目錄中列出的各章標題（章號按此順序編排；只有章名，沒有節標題）。

第 1–3 章：Principles and Concepts of Green Chemistry（綠色化學的原則與概念）；Production Problems and Prevention（生產中的問題與預防）；Measuring and Controlling Environmental Performance（環境績效的衡量與控制）

第一章闡述介紹中稱為本書核心的原則與概念。接下來的兩章分別討論生產中的問題及其預防，以及環境績效的衡量與控制，使原則與有關製程和產品的證據結合起來。

第 4–5 章：Catalysis and Green Chemistry（催化與綠色化學）；Environmentally Benign Solutions（環境友好的解決方案）

催化獨立成章，隨後是題為「Environmentally Benign Solutions」的一章。

第 6–7 章：Renewable Resources（可再生資源）；Emerging Greener Technologies and Alternative Energy Sources（新興的更綠色技術與替代能源）

一章講可再生資源，一章講較新的更綠色技術和替代能源。

第 8–9 章：Designing Greener Processes（設計更綠色的製程）；Energy Decarbonisation and Climate Change（能源脫碳與氣候變化）

第 8 章討論如何設計更綠色的製程。第 9 章是本版新增的一章：據出版社介紹，它把永續能源方案與建立無化石燃料化學工業的可能性結合起來，並說明綠色化學如何幫助交通和發電等部門實現淨零排放。

第 10–11 章：Industrial Case Studies（工業案例研究）；An Integrated Approach to a Greener Chemical（更綠色化學的綜合方法）

最後兩章從原則轉向實踐：先是來自工業的案例研究，然後是一種綜合方法。出版社稱，本書除了基礎內容之外，還介紹了自第一版以來發展出來的實際解決方案。

核心概念

第 1–3 章：原則與績效

• 綠色化學的原則與概念：設計減少危害與廢物的產品和製程的核心思想（第 1 章）。
• 生產問題與預防：在源頭預防問題，而不是事後處理（第 2 章）。
• 環境績效：對其進行衡量與控制（第 3 章）。

第 4–7 章：工具與原料

• 催化：在更綠色化學中的作用（第 4 章）。
• 環境友好的解決方案：同名章節的主題（第 5 章）。
• 可再生資源與替代能源：可再生原料與新興技術（第 6–7 章）。

第 8–11 章：製程、氣候與實踐

• 更綠色的製程設計：把製程作為一個整體來設計（第 8 章）。
• 能源脫碳與氣候變化：永續能源與無化石燃料的化學工業（第 9 章）。
• 工業案例與綜合：觀察各項原則如何結合應用（第 10–11 章）。

評析

優點

• 源於教學。 出版社說明，本書最初是為約克大學的潔淨技術碩士課程及相關大學部模組而設計的，因此是從課堂使用中成長起來的。
• 工業視角。 作者不久前從英國化學工業協會（Chemical Industries Association）退休，擁有近 20 年化學工業經驗，並建立了英國皇家化學會的綠色化學網路；目錄的最後部分是工業案例研究和一種綜合方法。
• 緊跟當下的框架。 第四版增加了關於能源脫碳與氣候變化的一章，並把綠色化學與聯合國永續發展目標聯絡起來，使這門學科不只與實驗室實踐相關，也與當前的政策相關。
• 讀者面廣。 出版社稱本書適合大學部學生、研究生，也適合尋求開發更具永續性的產品和製程的新思路的業界人士。

局限

• 不是環境化學教材。 各章講的是產品和製程的設計；沒有一個標題涉及汙染物在空氣、水或土壤中的行為，所以這一方面需要配合環境化學教材。
• 與版本相關。 關於能源脫碳與氣候變化的新章以及對永續發展目標的討論屬於第四版，早期版本的內容有所不同。
• 只有章名一級的資訊。 出版社頁面只顯示章標題，沒有節的大綱，因此學生應查看實書，了解每章深入到多少化學細節。

在課程中的定位

Lancaster 的書是本課程中專門講授綠色化學（作為一種設計化學的方式）的書。Manahan 的 Environmental Chemistry 是對各環境圈層的全面綜述，其中關於人類圈、產業生態學和綠色化學的章節與 Lancaster 的主題重疊；先讀 Manahan，可以了解 Lancaster 的原則所要回應的環境問題的背景。Raff 和 Hites 的 Elements of Environmental Chemistry 發展了估算環境歸趨所用的定量技能（質量平衡、動力學、壽命），而 Chemistry in Context 則是以社會議題為主線、較為易入門的讀物，永續性和綠色化學在其中反覆出現。

若要在相關方面深入，Seinfeld 和 Pandis 的 Atmospheric Chemistry and Physics 講述 Lancaster 脫碳一章背後的氣候與空氣汙染科學，Schwarzenbach、Gschwend 和 Imboden 的 Environmental Organic Chemistry 則解釋有機化學品在環境中如何分配和轉化，而這正是要把危害從產品設計中排除的原因。

如何使用本書

本書面向大學部學生、研究生以及業界人士。出版社沒有給出正式的先修要求；普通化學課程是合理的最低基礎，有一些有機化學知識會有助於理解催化和可再生資源各章。

一個實用的安排：

• 核心： 按順序讀第 1–3 章，了解原則、生產問題和環境績效。
• 按興趣選擇： 第 4–7 章，講催化、環境友好的解決方案、可再生資源和新興技術；選讀與課程專案相符的部分。
• 系統層面： 在理解各項原則之後，讀第 8–9 章的製程設計與脫碳。
• 綜合收尾： 第 10–11 章，即工業案例研究和綜合方法；最好在熟悉前面各章之後閱讀，並把前面的原則應用到這些案例上。

一個有用的練習是選一種熟悉的產品或製程，用第 1 章的原則和第 3 章的衡量思路來評估它，再與第 10 章中的一個案例作比較。