一种历时30多年研发的金基催化剂有望帮助对抗中国聚氯乙烯 (PVC) 塑料工业对该国环境造成的危害。这项技术的开发最初由英国卡迪夫大学的格雷厄姆·哈钦斯于 1982 年发起，旨在取代用于制造氯乙烯单体 (VCM) 的有毒汞化合物。英国催化剂供应商庄信万丰于 2015 年在上海建立了一个生产部门，目前正“处于高级谈判阶段”，将向商业运营供应金材料。哈钦斯告诉《化学世界》，他减少汞污染的想法最终得以实现，这表明“你永远不应放弃希望”。
哈钦斯 1980 年代研究的当前重要性在于，中国将 VCM 转化为 PVC 的行业需要规范其行为。中国既是世界上最大的 PVC 生产国，也是消费国，需求由管道和导管等建筑产品驱动。在大多数其他国家，VCM 是通过乙烯（来自石油或天然气）与氧气和氯气反应制成的。然而，中国的工业利用该国丰富的煤炭资源，将煤炭转化为碳化钙，然后转化为乙炔。然后，生产商通过使用负载在活性炭上的氯化汞 (II) 催化剂，使乙炔和氯化氢气体反应得到 VCM。
煤基工艺存在重大缺陷，包括需要大量的氯化汞 (II)，约占总负载催化剂重量的 10%。这种汞盐在 VCM 生产温度下具有毒性和挥发性，这意味着它会逸散到周围环境中，而催化剂的损失会减慢生产速度。催化剂生产也会产生大量的汞排放。
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汞也会以其他方式造成污染。例如，在齐齐哈尔一家工厂，受汞污染的废浆淹没了附近的农田，国际持久性有机污染物消除网络 (IPEN)记录了这一情况。“齐齐哈尔的例子似乎非常典型，”IPEN 的高级科学和技术顾问约瑟夫·迪甘吉说。
远离汞很快将成为强制性的，因为2013 年签署的具有约束力的国际条约《关于汞的水俣公约》包含关于 VCM 的具体条款。2017 年之后，它禁止新的 VCM 工厂使用汞催化剂。2022 年之后，所有 VCM 工厂都必须实现无汞化，前提是有经济可行的替代方案。
从默默无闻中获救
哈钦斯最初的任务是改进汞催化工艺，他的时任雇主南非非洲爆炸物和化学工业公司 (AECI) 委托了他这项任务。“我去图书馆读了一篇包含大量数据的论文，我使用这些数据预测黄金将是最好的催化剂，”他回忆道。在转到威特沃特斯兰德大学之前，他能够在 AECI 证实这一预测。“然后我有一个博士生，我们对这个反应做了大量工作，我们在 1990 年代初在一系列论文中发表了这些工作。我想，如果庄信万丰在 2007 年左右没有对它非常感兴趣，它就会一直停留在那里。”
庄信万丰的 VCM 业务经理塞巴斯蒂安·范·汉德尔解释说，庄信万丰在发现中国 PVC 行业面临的汞问题规模后，联系了哈钦斯。但哈钦斯的方法使用王水（一种极具腐蚀性、发烟的硝酸和盐酸混合物，用于溶解黄金）将 1-2% 重量百分比的黄金沉积到碳载体上。“那将导致非常昂贵的催化剂工厂和一个困难的工艺，”范·汉德尔说。
哈钦斯和庄信万丰的研究人员共同发现，含硫配体的金配合物足够稳定，可以溶解在水中，从而实现更便宜的工艺。使用仅占重量百分比 0.6% 的黄金，所得催化剂还可以实现更高的转化率，并保持更长时间的稳定。“黄金比汞更昂贵，因此我们需要降低黄金含量并实现更长的寿命，以便客户不必频繁更换催化剂，”范·汉德尔观察到。“这至少比标准汞催化剂的寿命长四倍，”哈钦斯补充道。
鉴于迪甘吉指出成本分析将是“采用速度的关键组成部分”，并且不幸的是也会排除环境和健康成本，这一点非常重要。他补充说，虽然“中国中央政府很可能对替代催化剂非常感兴趣，但全国各地的情况更难衡量”。
其他公司也在研究无汞催化剂。例如，英力士和苏威的合资企业 Inovyn 正在开发基于离子液体和贵金属的系统，尽管它们尚未上市。“它们非常优雅，这绝对是一个好主意，”哈钦斯说，“但负载在碳上的高度分散的金要简单得多。”
相比之下，范·汉德尔表示，庄信万丰在 2011 年至 2014 年“与中国最大的 PVC 生产商之一”进行了测试后，于 2015 年初开始销售其名为 Pricat MFC 的催化剂。上海工厂于 2015 年年中开始运营，已准备好直接替代汞催化剂。“有很多人感兴趣，”范·汉德尔补充道。“这个行业非常清楚情况将会发生变化，他们必须做些什么。大公司都在准备。他们要么试图自己做，要么与我们交谈。”