由於全球氣候快速變遷，世界各地的生態環境、地質地貌、文化更迭均面臨前所未有的轉換，未來的環境問題絕大多數是人們過去從來沒有經歷過的，因此全世界的人們都必須學習與現今的地球共生共存，達到永續發展的平衡 （Ballew, Omoto, & Winter, 2015; Chankrajang & Muttarak, 2017）。為了達成永續發展的落實，2015年9月25日，聯合國（U.N.）於「聯合國發展高峰會」中公布了「翻轉我們的世界：2030年永續發展方針（Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development）」，其方針中訂立了17項永續發展目標（圖1），希冀該目標成為會員國永續發展指導原則。


圖1. 聯合國17項可持續發展目標

在談論地球永續發展目標中，不可忽略的科學層面，就是化學。生活中的所有一切，都與化學息息相關，包含人類呼吸的空氣、飲用的水、糧食的基本組成、地球上動物與植物的生長代謝反應等，都可以用化學加以說明與詮釋；另一方面，科學與科技的進步常帶給人們便利，這些便利大多來自化學知識的提升，包含將化學能轉換成電能，讓人們有攜帶方便的電池可以使用；設計出農藥降低蟲害，提升糧食保留率；又或者石油化學工業製造出的塑膠，讓早期的人們有便利的塑膠袋可以購物，上述這些內容都與化學息息相關，也是化學知識、技能提升，所帶給世界的便利。然而，這樣的便利，也常導致環境的破壞或隱憂，例如電池電解液的外漏與回收，便是環境議題；農藥在食物中的殘留將造成食品安全問題，而且農藥對生態環境也有巨大的影響；塑膠製品則面臨了無法分解所衍生的環境問題，以及微型塑膠所帶來的環境災害。由上述可以發現，未來的人們必須理解化學、善用化學，才能在人類的生活中保留住好的面向，降低對環境不好的影響。

為了讓化學保留良善的立意，而降低對環境的影響，Anastas和Warner兩位學者於1998年發表了「綠色化學：理論與實踐（Green Chemistry: Theory and Practice）」一書，書中的內容陳述綠色化學的理念是讓化學達到最好的正向效益，並降低對環境的破壞；行政院環保署毒物及化學物質局更明確將綠色化學（green chemistry）定義為「不使用有害、有毒的物質，且不再處理廢物及產生廢物；是一種從源頭完全阻止環境污染的化學，並且強調產品生產過程，不僅要減少消耗量、提升原子利用率，還要避免不必要的衍生物和廢棄物。亦即，從源頭開始，就充分利用原料和能源，減少、甚至無有害物質釋放，以降低對環境的衝擊」（引自行政院環境保護署毒物及化學物質局）（圖2）。


圖2 綠色化學定義之核心概念（本文作者繪製）

Anastas與Warner（1998）進一步將綠色化學的理論歸納出12項原則，但是此12項原則的內容較為繁複，因此英國諾丁漢大學（The University of Nottingham）的Tang, Smith和Poliakoff三位學者將綠色化學12項原則，分別以一個英文字母詮釋，因而組成了「PRODUCTIVELY」一字，完整詮釋綠色化學12項原則（圖3）。為了強化讀者理解與思考，本文再將12項原則進行圖示詮釋，如圖4所示。這些原則與理念，都是希望化學可以在確保人們安全、將低危害的情況下提升化學反應的效率，讓化學品的用量減少、效能提高，達到低毒、節能、再生、防廢的環境友善效益，讓整個世界可以發展，也能獲得優質的永續！


圖3. 綠色化學12項原則（PRODUCTIVELY） （本文作者繪製）


圖4. 綠色化學12項原則與所代表之意義（本文作者繪製）

為了近一步了解綠色化學12原則的意義，本文提供一些舉例進行說明：

1.防廢：所謂的防廢，就是防止廢棄物，這個概念是希望人們在製造化學製品的過程，能盡可能減少廢棄物的產生，而不是在廢棄物產生後才想到處理或清理。在中小學的實驗課程中，老師們如果要帶學生進行實驗，也要盡可能拿捏好實驗所需的原料，以及思考實驗可能產生的廢棄物；換句話說，老師與學生們應該在一開始就思考好，如何將廢棄物降到最低，以免產生廢棄物處理的問題，並且可以降低物質及資源的浪費。

2.再生：所謂的再生，就是希望運用非消耗型的原料來進行化學製程。所謂的消耗型原料是指類似石油、天然氣這類「用完之後短時間難以在產生」的原料，而非消耗型的則類似農、林、漁、牧業收穫的成品或廢物，例如將多餘的廢棄農作物莖梗，轉換成生質柴油，就是再生的概念。

3.簡潔：在有機化合物的合成過程中，為了提升部份官能基的活性，常需要將某些官能基轉換成另一個活性較高的官能基，等到化學反應完成後再恢復原狀。但是，這樣就會需要很多轉換的步驟，而每一個步驟的轉換都可能消耗更多的原料跟能量，為了避免多餘的浪費，綠色化學的概念就提醒我們，應該要在化學實驗的設計上，將步驟精簡，減少不必要的資源浪費。

4.可解：所謂的可解，是期許人們運用化學方法產生的產品，都必須能在大自然中被分解，最終形成無毒、對環境無害的物質。舉例來說，2014年，有三位在倫敦就讀工業設計領域的學生，因為覺得裝水的寶特瓶無法被分解，對環境有很大傷害，因此製作了「Ooho水球」（圖5）。Ooho水球可以當裝水的容器，而該容器也可以直接被吃掉，就算當成垃圾丟掉，也很容易被分解，對環境不會有負擔，這樣的方式就十分符合「可解」的意義喔!

圖5.Ooho水球概念圖
(本圖引自https://agooday.com/archives/1572)

5.保安：保安最重要的概念，就是提醒人們製作化合物的過程與最終產品，都應該進行最安全的設計。例如過去有部份農藥，雖然可以去除農作物的蟲害，提升農作物產量，但是也可能對人體有毒性反應或殘留，這樣就是不安全的；而綠色化學的保安原則，就是提醒人們留意化學製程與產品的整體安全性。

6.催化：催化劑的主要功能，就是改變反應速度，通常是透過降低反應活化能，提升反應速率；一般來說，當反應完成之後，催化劑不會消失，也不會改變，可以重複利用。我們的身體裡也有許多催化劑，在生物學科中通常稱為酶(或酵素)，如果我們可以善加利用催化劑或生物酶，不但可以加速化學反應的效率，也可以運用催化劑不會消失、不會改變的特性，減少物質的浪費喔。

7.節能：節能的定義就是節約能源，許多化學反應都有能量的需求，最常見的就是需要加熱，如果我們可以增加催化劑，讓化學反應在比較低的溫度就可以進行，除去加熱的需求，就可以減少能源的損耗喔!

8.監測：在化學反應的過程中，常可能因為溫度、壓力、溼度等變化，導致反應不完全，因而產生廢棄物、原料多餘，甚至可能產生意外的毒性物質，因此我們必須保持嚴謹而及時的監測，確保化學反應的順暢性，並隨時掌握化學反應原料的使用狀況，避免浪費與其他危害，提升環境保護力與化學製程的安全性。

9.降輔：所謂的降輔，就是降低輔助性物質的使用。在部份化學反應過程中，為了得到某些特殊產物，就必須使用輔助性的溶劑或化學物質。舉例來說，想從廢棄的五金材料中獲得純金，就必須使用許多輔助的溶劑與特殊化合物；但是當純金被分離取用後，這些輔助的溶劑或化合物就會被當成廢棄物處理，而這些廢棄物可能會對環境有不良的影響。因此，降輔這個概念是提醒人們，為了降低環境的負擔，我們應該盡可能減少輔助物質的使用，如果真的必須使用輔助物質，也必須考量這些物質對環境的影響，盡可能降低對環境的衝擊。

10.物盡：物盡的定義，就是盡可能將原料做最高效率的應用，讓所有原料發揮最好的功能，並能最大程度地轉換成產品，不要產生廢棄物。如同第1點提到的，在中小學的實驗課程中，老師與學生們都應該計算好實驗所需的原料份量，並在實驗過程中讓反應條件最佳化，使反應物盡可能完全用完，以減少浪費。

11.低毒：所謂的低毒，就是在化學反應的過程或產品上，應該選擇對人體及環境最沒有傷害性、最沒有毒性的原料、方法或結果。在討論低毒的過程中，要同步考量「性質」與「數量」，有些物質雖然性質上被歸類沒有毒，但是使用超量或是使用方式不正確還是會造成毒性或危害；而部份被歸類為有毒的物質，如果僅是使用微量，也可能不會造成太大的影響。因此，綠色化學採用「低毒」的原則，是希望每個人在日常生活中都能同步思考物質本身的性質、數量與使用方式，降低生活中所有可能的危害。

12.思危：化學跟日常生活息息相關，我們呼吸的空氣、喝的水，都可以用化學來解釋它。但是，部份化學物質具有酸鹼度或危險性，而部份化學製程也可能引發爆炸、易燃等劇烈反應，因此我們應隨時提高警覺，保持居安思危的敏銳度，全面降低化學反應或物質對人體的危害，以及降低其對環境的影響，這就是綠色化學中「思危」的真諦。

由於Anastas和Warner兩位學者的呼籲，引發國內外學者的重視，不但國際間許多化學家均響應綠色化學理念，臺灣大學化學系的劉廣定教授及國立高雄師範大學化學系方金祥教授，都是國內綠色化學實踐的重要推手，劉廣定教授最早在臺灣推廣綠色化學的概念，認為必須將此概念透過教育植入民心（蔡蘊明，2103），而方金祥教授則致力於研發微型化學實驗與教具，用最少的化學原料呈現相同的化學反應、結果與現象，讓化學品用量降低，但學習成效依然十分良好。有賴於國內外學者的推動，以及國內環保署、教育部、毒物及化學物質局等政府機關的努力，綠色化學在臺灣的教育領域及產業領域逐年備受重視。舉例而言，2017年環保署毒物及化學物質局，特別邀請教育部共同聯合舉辦「綠色化學暨毒化災防制部會合作記者會」，推動大專院校毒化防災教育及綠色化學政策，並宣誓跨部會整合共同為臺灣綠色化學教育努力的決心，其推廣內容包含邀請學校老師分享推動綠色化學之經驗及成果，也強調對化學物質所可能引發的潛在災害，進行危機處理的教育，透過正確安全知識的傳遞、防災應變知能的培訓，以降低危險事故的發生；上述點點滴滴的努力，都是臺灣綠色化學推動的基石與前進的動力。

綠色化學在臺灣教育及產業界之推廣已行之有年，許多專家學者也在網站上發表了綠色化學的相關知識與相關研究成果，其資料不但豐富深入，內涵與理念也都非常值得讀者探訪與了解，本文僅就綠色化學的基礎概念進行統整式的陳述，期許透過拋磚引玉，將綠色化學的精神，以及國內外推動綠色化學的能量再次轉動，希冀能獲得讀者的共鳴，了解「環境永續及社會發展」不是平行線，永續與發展透過適當的平衡，是可以帶動全球生活、生態、生產共進共榮的，綠色化學的理念即是如此。衷心的邀請您，與我們一起拾起綠色化學的種子，讓化學陪著地球永續發展吧！

 致謝

本文感謝環保署毒物及化學物質局補助計畫「110年度補（捐）助民間團體及學校綠色化學計畫-研發綠色化學創新教材教法，提升中小學生與一般民眾綠色化學素養」給予的支持。