化学研究中的生态转型：可持续发展的绿色化学

(*) 绿色化学的十二项原则 是：

1. 通过避免产生废物来预防污染；
2. 原子经济和合成步骤；
3. 设计危险性较低的合成方法；
4. 低毒化学品的设计；
5. 减少污染溶剂；
6. 能量消耗的限制；
7. 使用可再生资源；
8. 减少衍生品的数量；
9. 使用催化工艺；
10. 设计非持久性产品以尽量减少对环境的影响；
11. 开发实时分析方法以防止污染；
12. 一种从根本上更可靠的化学物质，可防止事故发生。

一门学科和一项活动，它产生治愈和改善生活条件的元素，同时对健康和环境产生巨大影响：化学与社会之间的关系一直很复杂。在科学家警告全球变暖持续之际，化学家正面临生态转型的困境。他们中越来越多的人想知道如何调和这些当前的问题与他们学科的历史基础。

对许多人来说，行动之前必须进行评估：科学研究，特别是化学研究，对环境有什么影响？这个问题是全球性的，涉及所有研究领域。自 2019 年以来，数百名来自各个学科和地理起源的法国科学家以 Labs 1point5 的名义联合起来，一直在研究这个问题。该集体的天体物理学家联合创始人奥利维尔·伯内 (Olivier Berné) 解释说，他们“有志于减少科学对环境的影响，从而灌溉社会的其他部分 ”。为此，该集体开发了一种计算机工具，可在 其 站上找到，计算研究实验室的碳足迹：建筑物、计算机设备、研究人员的日常旅行以及他们的特殊旅行的影响（被称为“任务”，例如参加会议的机会）。

了解每个部门代表什么

最近，法国索邦大学（巴黎）的 CNRS 研究主任 André Estevez-Torres 参与添加了一个工具，以考虑作为进口排放源的（设备或产品）采购。因此，他能够为他的实验室评估 每人每年 5 吨 CO 2当量(*)的足迹，并评论说“ 购买比旅行更重要 ”：每年 2 吨 CO 2当量 和每人 0.74 吨。“ 如果我们想减少排放，现在的困难在于采购是业务的核心。 旅行是一种奢侈，改变是不愉快的，但它是可能的，而在另一种情况下，它需要非常深刻的剧变。 “ 任务就像香烟，但购买就像汽车， ”他解释道。

“ 这些采购在某种程度上是针对化学和生物学的， ”波尔多分子科学研究所 (ISM) 的 CNRS 研究员 Chloé Grazon 评论道。事实上，化学研究使用 大量通常一次性使用的材料 （容器、移液管、过滤器等），其中添加了化学品和溶剂。例如在物理或数学中，购买通常仅限于计算机设备的情况较少。“ ISM 是波尔多最大的化学实验室之一，约有 350 人，”Chloé Grazon 解释道。 我们开始使用 Labs 1point5 工具计算我们的碳足迹，并将其传达给其他化学实验室。 ? 在一小群关心和积极的人员的空闲时间完成的一项艰苦的工作。她对使任务复杂的结构限制感到遗憾：“ 实验室受三个不同的监督，波尔多 INP、波尔多大学和? CNRS，这意味着三个不同的数据文件。我们的管理方式并不能帮助我们以简单的方式建立碳足迹。 ?

彻底的范式转变

这种评估是否足以推动该行业的变革？不：减少研究的影响也需要研究对象本身的转变。对于蒙彼利埃附近的仿生化学和生态创新实验室主任克劳德·格里森（Claude Grison）来说，Labos 1point5 集体的工作“ 是一项积极但不充分的举措，过于专注于对更公民行为的评估。传统 ”。比如减少材料消耗或航空运输。“ 这显然是必要的，她评论说， 但研究人员必须超越这一点，质疑他的化学和研究活动的功能。 克劳德·格里森 (Claude Grison) 充满激情地讲述了她 15 年前完成的转变：最初是一名研究健康主题的化学家，她打断了一切，加入了生态实验室，研究了一种捕获金属污染物的植物，并开始对其进行评估。“ 当时它明显减缓了我的职业生涯，我根据传统化学的推理划了一条线来构建其他东西。但我并不后悔，这种冒险让我在生态化学方面取得了进展，并开展了可能更具创新性和符合社会愿望的研究。 ?

André Estevez-Torres 的工作也正在进行过渡。他的旅程和他的思考最近也发表在 与人类世亲密接触的 合集中，汇集了 23 位科学家的生态意识故事。“ 我的信念是，气候危机构成了彻底的范式转变，从科学的角度来看，一切都会改变：重要的将不再重要，不重要的将变得重要。 最初，他的研究重点是从分子尺度到摩尔尺度的转变，即分子是如何组织和构造的。从现在开始，他决定将研究的碳足迹作为一个新的研究课题，来关注实验室与地球之间的规模变化。“ 我拥有我认为很重要的特权，我从某些大量资金中受益，例如来自 ERC [欧洲研究委员会，编者注]。但在那之后，我决定缩小规模，我必须找到更紧迫的主题。 ?

“你不能一下子重新发明轮子”

即使拥有高度保护的公务员身份，对于研究人员来说，在职业生涯中期改变研究项目也并非易事。他们中最小的一个问自己很多问题：如何继续出版？如何在他们还不是专家的领域找到资金？您在哪里找到时间来获取他们过渡所需的新知识？对于索邦大学的教师兼研究人员 Natacha Krins 来说，“ 这是一个承诺问题，我们希望在与日常研究相关的这些新主题中赋予位置 ”。“ 要改变我的研究，我想我有 3 到 4 年的时间，”Chloé Grazon 说。 吸收新数据需要时间，然后从环境和化学的角度提出一个我感兴趣的研究项目。 在 2022 年 3 月 16 日《世界 》发表的一篇专栏文章中，Labos 1point5 集体呼吁将环境伦理纳入学术研究的运作中，尤其是摆脱“生产主义时代”。

生态转型中的绿色化学

这种缺乏全球视野正是克劳德·格里森发现的主要问题之一。“ 化学对环境产生了重大影响，并将继续产生影响，我们的责任还在于寻找解决方案，不仅是为了未来，而且是为了我们负责的问题。 他的科学转变特别基于一个非常精确的框架：绿色化学十二项原则(*)的框架。绿色化学由两位美国化学家 Paul Anastas 和 John Warner 于 1991 年定义，旨在通过减少废物、产品的毒性、提高工艺效率或再次通过生物质的增值来减少化学的生态足迹。

这十二条原则容易遵循吗？Franck-Dominique Vivien 是兰斯大学的经济学家，他质疑化学部门在生态转型中的地位。他解释了这种绿色化学是如何建立起来的，尤其是在美国公司方面。“ 当这个概念开始出现时，有一种想法是，为了支持创新，你必须让公司做他们的事情。十二个原则有点点菜，由化学家选择最适合他的。希望企业自愿做出承诺，通过不断进化，不断改进，不断改进，最终得到满意的产品。 一种小步骤的战略，不允许真正的绿色化学出现，甚至更不可持续。

Claude Grison 强调了化学必须克服的一个主要障碍，才能成为真正的绿色。“ 她警告说 ，不能以分段的方式来处理生态转型 。当我们说我们要尊重环境时，我们仍然需要了解自然才能预测化学反应的真正影响。 她对一门过于划分其分子和过程的学科感到遗憾。“ 我们的研究只有在对其他学科，特别是对科学生态环境更加开放的情况下，才能成为生态转型的一部分。如果过渡过于天真，化学将无法声称它已经减少了对环境的影响。 ?

“生物基化学有时是一场灾难”

因为在他的研究转型过程中，克劳德·格里森并没有忽视工业现实和社会需求。“ 如果转向更环保的化学没有经济前景，它就不会被开发出来，对社会也毫无用处， ”她说。 而学术研究也必须对此进行反思。 这也是 Chloé Grazon 的想法，他认为学术实验室的转变将允许化学工业的转变：“ 与工业相比，我们只在小批量上工作，但我们在实验室里做的事情是应该的15 年或 20 年后进入工业界。 另一方面，经济学家弗兰克-多米尼克·维维安（Franck-Dominique Vivien）对公司对创新轨迹的过度影响感到遗憾。“ 国家没有专门干预，它让球员留在原地， ”他解释道。 如果我们真的想转向生态转型轨迹，事情就必须从根本上改变。 例如，安德烈·埃斯特维兹-托雷斯（André Estevez-Torres）对 研究机构 的“精神分裂症”感到遗憾，这些机构“大量处理气候问题，但 将竞争和增长作为其目标 ”。

年轻化学家的未来是什么？

然而，如果化学家的生态未来对当前的研究人员提出质疑，那么该主题也与未来的研究人员有关。2022 年 3 月 31 日，教师研究员 Natacha Krins 正在为法国化学学会 (SCF-IdF) 的法兰西岛 分会组织为期半天的题为“年轻化学家的理想未来 ” 。“ 辩论的源头是学生。他们问自己很多问题，特别是他们是否必须区分化学家的角色和公民的角色。 本次活动将为在场的学生提供与制造商（Arkema、Saint-Gobain、Seqens 等）会面的机会，这些制造商是化学领域的当前参与者，以便与他们讨论他们对未来的愿景。

但是化学专业的学生在环境问题上是否受过足够的训练？不确定：绿色化学和生态转型通常仅在选修课程或专业培训课程中涵盖。这些问题并不能灌溉所有的化学分支学科，也无法与大学教育的疯狂步伐相匹敌。但有些人直面这个话题。2021 学年伊始，位于尚贝里的萨瓦勃朗峰大学开设了一个新的专业硕士学位。而这位绿色化学与生态创新大师的第一次推广，大约二十名学生， 决定写 向生态转型部提出化学转型路径。2022 年 3 月 4 日，他们得以与部长芭芭拉·庞皮利 (Barbara Pompili) 的“循环经济”顾问进行讨论。负责硕士课程的教师兼研究员 Grégory Chatel 解释说，他们的倡议是“ 在全国就废物的预防和回收进行磋商时提出的，学生们问自己作为化学家如何才能发挥作用的问题 ”。他们的主要解决方案与接受采访的各种研究人员的结论一致：以生命周期分析为基础的化学，即全面评估化学过程和产品对环境的影响。也可能是少做化学，但做更好的化学。

(*) 一吨 CO 2当量 表示一组温室气体，其对气候的影响与一吨 CO 2相同。根据国家低碳战略，到 2030 年，每个人应实现每年 2 吨 CO 2当量的碳足迹， 以遵守《巴黎协定》并将全球变暖限制在 +2°C。