生活中的綠色化學 通過綠色化學改善生活:食物和飲料
咖啡,經過悠久的歷史,至今仍是全世界最流行的飲品之一。多數人 愛上咖啡,是由於咖啡中含有一種能夠提神醒腦的神奇物質:咖啡 因。然而,對於那些對咖啡因較為敏感、或不想攝入太多咖啡因的人 來講,若想享受一杯香醇的咖啡,無咖啡因咖啡或許是最好的選擇。
但您知道嗎?飲下一杯無咖啡因咖啡,可能也同時會將致癌物質一併 喝入體內!這是因為在製造無咖啡因咖啡的方式中,其中一項技術為 將咖啡豆浸泡在二氯甲烷(一種疑似致癌物質)製成的有機溶液中,
以脫除咖啡豆中含有的咖啡因。
所幸,目前科學家已經開發出一種新的咖啡因脫除技術,稱為” 超臨 界二氧化碳處理”。二氧化碳是一種廉價、無毒的替代品,在極高的 壓力下,二氧化碳將會成為一種特殊的“超臨界”狀態,在該狀態 下,二氧化碳不僅可以像氣體一樣容易地滲透到咖啡豆的各個結構縫 隙中,也可以像一般有機溶劑一樣,有效地溶解咖啡豆中的咖啡因物 質。
根據歐洲無咖啡因協會(European Decaffeination Association, EDA) 的報告指出,目前全球約有 20%的無咖啡因咖啡生產使用超臨界二氧 化碳。而除了去除咖啡因外,啤酒花中的啤酒精物質也可以類似的方 式提取。與傳統使用二氯甲烷溶出或將啤酒花在水中煮沸等方法相 比,使用超臨界二氧化碳提煉啤酒花所產生的污水將更為減少。根據 英國肯特郡梅德斯通市(Maidstone)-英國主要的啤酒花種植區域-的 啤酒花商人科林·希爾(Colin Hill)表示,目前共超過 90%的啤酒花 提取使用超臨界二氧化碳。
現在,全球超過 125家食品和飲料生產工廠都使用了超臨界二氧化碳 技術,這項技術的應用範圍除了前面提到的用途之外,也包括了從姜 根中提取香精、或是從芝麻中提取油脂等方面。這項技術也已用於去 除軟木塞中的殺菌劑污染物,以防止這些污染物破壞優質葡萄酒的味 道。
通過綠色化學改善生活:化粧品
圍繞在我們身邊的化粧品與個人清潔用品種類繁多,例如各式各樣的 面霜、沐浴乳和洗髮精等,這些產品中所含的大多數保濕劑、去脂劑 和起泡劑過去均大多來自化石來源。現在,這些洗護用品製造商已開 始使用更傳統的植物來源成分,例如棕櫚油和椰子油等天然物質來取 代化石來源。然而不幸的是,急於使用這些可再生替代品來替代石油 基化學品,可能使我們誤入另一條歧途。這是由於儘管這些材料是天 然且可再生的,但由於大量的使用需求,全球已面臨了一項嚴峻的現 況:生物多樣性的森林已遭到過度的砍伐,並被油棕的單一栽培所取 代。
因此,過去英國約克大學(University of York)的科學家團隊致力於 研發各種更安全、且可使環境更為永續發展的工業替代方法,例如使 用農業廢料來製成化粧品所需的材料等。經過多年努力,目前科學家 已成功使用超臨界二氧化碳技術,從廢麥桿中提取口紅蠟中所需使用 的石蠟。
此外,化粧品中的多種化學化合物成分,如軟化劑(可軟化皮膚)和 乳化劑(可將油性和水性成分結合成均勻混合物)等都需要用到酯類 來合成。在傳統的工業製程中,酯類是在高溫下使用腐蝕性催化劑
(例如硫酸)製成的。而現今,科學家完成了另一項創新的技術,該 技術可在室溫下藉由使用生物酶來製造酯類。美國田納西州金斯波特 市(Kingsport)伊士曼化學公司(Eastman Chemical Company)藉由 這項新的生產技術,於 2009年獲得了美國環保署(USEPA)所頒發 的綠色化學獎。
通過綠色化學改善生活:房屋
2005年8月,卡崔娜颶風(Hurricane Katrina)襲擊了美國路易斯安 納州紐奧良市,造成了數百人的喪身以及成千上萬人的流離失所。這 些無家可歸的災民住進了政府臨時安置的活動房屋,卻有部分災民開 始感到頭痛和流鼻血。後來經過科學家的調查結果指出,造成這些病 症的罪魁禍首是甲醛。甲醛是一種從石化產品中提取的致癌物質,經 常使用於粘合劑和樹脂中,這些粘合劑和樹脂將許多家用產品結合在 一起,包括膠合板,木片複合材料,地毯和家具等。
為了避免甲醛對人體的危害,美國北卡羅來納州格林斯伯勒市
(Greensboro)的哥倫比亞森林產品公司(Columbia Forest Products) 研發了一種大豆成分的粘合劑,稱為PureBond。PureBond其中所包 含的大豆蛋白經過改良後,可呈現出類似於貽貝的粘性蛋白。目前,
美國生產的膠合板和複合木材中有40%使用了這種粘合劑。
此外,大豆油和糖的混合物也可以代替源自化石燃料的塗料樹脂和溶 劑,使這些產品所釋放的對於人體有害的揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)降低。寳鹼公司(Procter & Gamble, P&G)和庫克複合材料與聚合物公司(Cook Composites and Polymers, CCP)藉由這項創新技術,在 2009年獲得了USEPA所頒發的綠色化 學獎,這種混合物與傳統化石燃料來源製成的塗料樹脂和溶劑相比,
可降低50%左右的有害揮發物。根據計算,若全面使用這項技術,每 年將可降低約相當於700萬輛汽車的排放量,並可以每年節省 90萬 桶原油左右的使用量。
本文轉譯自新科學人(New Scientist)網站 Better living through green chemistry
https://www.newscientist.com/round-up/better-living-through-green- chemistry/