綠色化學(xué)

生態(tài)污水處理廠

在家里，我們每天都會制造出各種污水：洗澡、沖馬桶、洗衣服、洗餐具都會產(chǎn)生污水。工廠排出的水和街上流動的雨水也是污水。這些污水中含有清潔劑、殺蟲劑、汽油或許多其他需要處理的污染物！ 污水通過下水道被收集到一起經(jīng)過廢水處理廠處理后，再重新被排入水道。

污水處理廠

污水處理廠的工作原理如下：污水到達(dá)工廠后，其中較大的廢物，如沙子、礫石和油最先被清理掉。然后，污水通過各種水箱，去除所有可見的（讓水渾濁的）和不可見的（如病毒）污染源。不同的階段需要用到不同的化學(xué)品（如氯氣，用于消毒）和以殘留物為食的細(xì)菌。根據(jù)進(jìn)入處理廠的廢水中存在的污染物（例如，在農(nóng)業(yè)環(huán)境中，可能含有大量的殺蟲劑），化學(xué)家會調(diào)整或增加處理方法。最后，他們會在處理廠的出口檢測水的質(zhì)量，并確定水能否排入河流。

沙子和蘆葦

在較小的市鎮(zhèn)也可以充分利用自己的空間優(yōu)勢，多配備一些生態(tài)處理廠。污水不通過各種處理池來處理，而是經(jīng)過種植有蘆葦?shù)纳炒瞾磉^濾！這種方法通常是在沒有能源輸入的情況下采用，并與周圍景觀很好地融合在一起。但有時，一些特殊天氣情況下（如果天氣很熱或下大雨），水的凈化效果不如傳統(tǒng)處理廠好。這種生態(tài)處理廠需要為每個居民種植大約2 平方米的蘆葦才能妥善處理污水。因此，這種方式只有居民少于2000 人的小城鎮(zhèn)才適用。

電子芯片

對人類來說，掌握一種新材料通常能帶來重大的技術(shù)創(chuàng)新，從而改變?nèi)藗兊娜粘Ｉ?。比如，我們可以把?dāng)前的時代定義為“硅的時代”，因?yàn)槌児璧陌l(fā)展使電子、計算、電信和納米技術(shù)得以發(fā)展，而手機(jī)、銀行卡和電腦中的電子芯片等都是由純度達(dá)99.999999%的硅制成的！

芯片用硅

純度在99%的純硅是通過在高溫下對二氧化硅進(jìn)行化學(xué)處理得到的。由于其純度不足以用于電子產(chǎn)品，因此必須通過進(jìn)一步的化學(xué)處理進(jìn)行提純。最后階段是使用一個小的硅晶體顆粒，利用一根棒子將其浸入液態(tài)硅中，然后緩慢地向上拉動棒子，顆粒周圍開始結(jié)晶。最后，我們就能得到超純的硅。我們將它切割成晶圓后，就可以在上面刻上電子芯片了。

較高的生產(chǎn)成本

從綠色化學(xué)的角度來看，超純硅的生產(chǎn)帶來了以下幾個問題：

·在能源方面，用沙子提煉超純硅的能源成本很高。生產(chǎn)1 千克的硅片需要耗費(fèi)2933 千瓦·時的電力。相比之下，住在獨(dú)棟別墅的四口之家每年才會消耗大約4500 千瓦·時的電力！

·在化學(xué)品消耗方面，每生產(chǎn)1 千克高純度硅需要使用280 千克的化學(xué)品，而且其中許多化學(xué)品是有毒的。

·在水的消耗方面：每生產(chǎn)一張手機(jī)SIM 卡的硅載體，就需要使用18～27升水！

尋找解決方案？

硅的工業(yè)加工會消耗大量的能源、水以及有毒化學(xué)品。當(dāng)務(wù)之急是找到硅的替代品，因?yàn)楝F(xiàn)代世界已經(jīng)離不開這種介質(zhì)了。雖然科學(xué)家正在開展大量的研究，但研究成果的說服力都還不夠。例如，美國一家計算機(jī)公司的研究人員圍繞碳納米管建立了一個電子電路，取代了硅載體。你可以把這些碳納米管想象成用于在顯微鏡級別的紙上寫字的鉛筆芯。雖然目前它們的性能還不足以在不久的將來用于電子設(shè)備，但研究人員是要表明，按照綠色化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)制造的納米管也許可以成為電子電路的基本組成部分。