绿色化学

生态污水处理厂

在家里，我们每天都会制造出各种污水：洗澡、冲马桶、洗衣服、洗餐具都会产生污水。工厂排出的水和街上流动的雨水也是污水。这些污水中含有清洁剂、杀虫剂、汽油或许多其他需要处理的污染物！ 污水通过下水道被收集到一起经过废水处理厂处理后，再重新被排入水道。

污水处理厂

污水处理厂的工作原理如下：污水到达工厂后，其中较大的废物，如沙子、砾石和油最先被清理掉。然后，污水通过各种水箱，去除所有可见的（让水浑浊的）和不可见的（如病毒）污染源。不同的阶段需要用到不同的化学品（如氯气，用于消毒）和以残留物为食的细菌。根据进入处理厂的废水中存在的污染物（例如，在农业环境中，可能含有大量的杀虫剂），化学家会调整或增加处理方法。最后，他们会在处理厂的出口检测水的质量，并确定水能否排入河流。

沙子和芦苇

在较小的市镇也可以充分利用自己的空间优势，多配备一些生态处理厂。污水不通过各种处理池来处理，而是经过种植有芦苇的沙床来过滤！这种方法通常是在没有能源输入的情况下采用，并与周围景观很好地融合在一起。但有时，一些特殊天气情况下（如果天气很热或下大雨），水的净化效果不如传统处理厂好。这种生态处理厂需要为每个居民种植大约2 平方米的芦苇才能妥善处理污水。因此，这种方式只有居民少于2000 人的小城镇才适用。

电子芯片

对人类来说，掌握一种新材料通常能带来重大的技术创新，从而改变人们的日常生活。比如，我们可以把当前的时代定义为“硅的时代”，因为超纯硅的发展使电子、计算、电信和纳米技术得以发展，而手机、银行卡和电脑中的电子芯片等都是由纯度达99.999999%的硅制成的！

芯片用硅

纯度在99%的纯硅是通过在高温下对二氧化硅进行化学处理得到的。由于其纯度不足以用于电子产品，因此必须通过进一步的化学处理进行提纯。最后阶段是使用一个小的硅晶体颗粒，利用一根棒子将其浸入液态硅中，然后缓慢地向上拉动棒子，颗粒周围开始结晶。最后，我们就能得到超纯的硅。我们将它切割成晶圆后，就可以在上面刻上电子芯片了。

较高的生产成本

从绿色化学的角度来看，超纯硅的生产带来了以下几个问题：

·在能源方面，用沙子提炼超纯硅的能源成本很高。生产1 千克的硅片需要耗费2933 千瓦·时的电力。相比之下，住在独栋别墅的四口之家每年才会消耗大约4500 千瓦·时的电力！

·在化学品消耗方面，每生产1 千克高纯度硅需要使用280 千克的化学品，而且其中许多化学品是有毒的。

·在水的消耗方面：每生产一张手机SIM 卡的硅载体，就需要使用18～27升水！

寻找解决方案？

硅的工业加工会消耗大量的能源、水以及有毒化学品。当务之急是找到硅的替代品，因为现代世界已经离不开这种介质了。虽然科学家正在开展大量的研究，但研究成果的说服力都还不够。例如，美国一家计算机公司的研究人员围绕碳纳米管建立了一个电子电路，取代了硅载体。你可以把这些碳纳米管想象成用于在显微镜级别的纸上写字的铅笔芯。虽然目前它们的性能还不足以在不久的将来用于电子设备，但研究人员是要表明，按照绿色化学标准制造的纳米管也许可以成为电子电路的基本组成部分。