综述：再生与可持续化学：当前动态、相互联系及未来展望

《Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry》：Regeneration and sustainable chemistry: current dynamics, interconnections and perspectives

可持续化学在农业食品生产中的应用及与联合国SDGs的关联性研究。通过分析近两年Web of Science文献，探讨生物基材料、废弃物资源化、生物精炼等技术如何促进再生农业，并构建涵盖循环经济、纳米技术、土壤修复等要素的系统框架。

　　可持续化学与再生农业的关系是当前全球可持续发展领域的重要议题。随着世界人口的持续增长和环境问题的日益严峻，传统的农业模式和食品生产方式正面临前所未有的挑战。这些挑战不仅包括资源的过度消耗和环境污染，还涉及社会不平等、生态系统退化以及气候变化等问题。因此，探索可持续化学在再生实践中的作用，对于推动农业和食品产业的绿色转型具有重要意义。

可持续化学（Sustainable Chemistry, SC）是一种以环境保护和社会责任为核心的化学研究方向，旨在通过创新和改进化学过程与产品，减少对环境的负面影响，同时满足人类社会对资源和能源的需求。它强调从源头上减少资源浪费、降低污染排放，并促进资源的循环利用。SC不仅仅关注化学反应的效率和安全性，更注重整个生命周期中的可持续性，包括原材料的获取、生产过程、产品使用以及最终的废弃物处理。这种综合性思维模式为解决农业和食品生产中的复杂问题提供了新的视角。

农业是全球最大的污染源之一，其对土壤、水资源和大气的破坏已经远远超出人们的预期。传统的农业生产方式依赖于大量的化学肥料和农药，这些物质在提高作物产量的同时，也对生态环境造成了不可逆的损害。此外，现代农业还面临土地退化、生物多样性减少以及温室气体排放等问题。这些挑战促使研究者们重新审视农业的可持续发展路径，并探索如何通过可持续化学技术来改善现状。

再生农业（Regenerative Agriculture）作为一种新兴的农业模式，正逐渐受到广泛关注。它不仅关注如何减少对环境的破坏，更强调如何通过科学手段恢复和增强土壤的健康状况，提高生态系统的自我调节能力。再生农业的核心理念是通过恢复自然系统的循环过程，使农业生产能够与环境和谐共存。这种模式不仅关注土壤的肥力和结构，还关注水资源的管理、生物多样性的保护以及气候变化的应对。

在再生农业的实践中，生物基材料（Bio-based Materials）扮演着关键角色。这些材料来源于可再生资源，如植物、动物和微生物等，能够减少对化石燃料的依赖，同时提高资源的利用率。生物基材料的应用不仅限于农业领域，还延伸到食品加工、包装和废弃物处理等多个方面。例如，通过使用生物基材料，可以减少塑料垃圾的产生，提高废弃物的回收率，从而实现资源的循环利用。

此外，再生农业还强调对农业废弃物的再利用（Valorisation of Agro-industrial Waste）。农业废弃物是指在农业生产过程中产生的副产品，如秸秆、果皮、壳类等。这些废弃物往往被忽视或直接丢弃，造成资源浪费和环境污染。然而，随着可持续化学的发展，这些废弃物被重新赋予价值，成为新的资源。例如，通过生物精炼（Biorefinery）技术，农业废弃物可以被转化为有价值的化学品、能源和材料，从而实现资源的高效利用。

生物基材料和农业废弃物的再利用不仅有助于减少环境污染，还能提高农业生产的经济效益。例如，某些研究指出，通过将农业废弃物转化为生物基肥料，可以显著提高土壤的肥力和作物的产量，同时减少对化学肥料的依赖。此外，生物基材料在食品包装中的应用，不仅能够降低塑料污染，还能提高食品的安全性和可追溯性。这些技术的发展为农业和食品产业的可持续转型提供了重要的支持。

可持续化学在农业和食品生产中的应用还涉及到对新型技术和资源的开发。例如，纳米技术（Nanotechnology）被广泛应用于农业领域，以提高肥料和农药的利用率，减少对环境的污染。纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理化学性质，能够更有效地吸附和释放营养物质，从而提高作物的生长效率。此外，纳米技术还被用于开发新型的生物农药，这些农药能够有效控制害虫，同时减少对非目标生物的影响。

另一个重要的研究方向是生物降解材料的开发。生物降解材料能够在自然环境中被分解，从而减少塑料垃圾的积累。例如，一些研究指出，利用农业废弃物作为原料，可以生产出具有良好降解性能的生物塑料。这些材料不仅能够替代传统的塑料制品，还能减少对环境的长期影响。此外，生物降解材料在食品包装中的应用，能够提高食品的安全性和可回收性，从而实现资源的循环利用。

在可持续化学的推动下，农业废弃物的再利用已经成为一个重要的研究领域。例如，一些研究指出，通过将农业废弃物转化为生物基能源，可以减少对化石燃料的依赖，同时提高能源的可持续性。这些能源不仅能够满足农业生产的需求，还能为农村地区提供新的经济机会。此外，农业废弃物还可以用于生产生物燃料，这些燃料能够减少温室气体的排放，同时提高能源的可再生性。

可持续化学还涉及到对农业和食品生产过程中资源的优化利用。例如，通过改进农业灌溉技术，可以减少水资源的浪费，提高水资源的利用效率。此外，一些研究指出，利用生物技术开发新型的农业品种，能够提高作物的抗逆性和产量，从而减少对化肥和农药的依赖。这些技术的应用不仅能够提高农业生产的效率，还能减少对环境的负面影响。

在可持续化学的框架下，农业和食品生产过程中的废弃物处理也是一个重要的研究方向。传统的废弃物处理方式往往导致环境污染和资源浪费，而可持续化学提供了一种新的解决方案。例如，通过开发新型的生物降解材料，可以减少塑料垃圾的积累；通过优化农业废弃物的再利用技术，可以提高资源的利用率；通过改进食品加工过程，可以减少食品浪费和环境污染。

可持续化学的应用还涉及到对农业和食品生产过程中能源的优化利用。例如，通过开发新型的生物能源技术，可以提高农业废弃物的能源转化效率，从而减少对化石燃料的依赖。这些技术不仅能够满足农业生产的能源需求，还能为农村地区提供新的经济机会。此外，可持续化学还涉及到对农业和食品生产过程中能源的循环利用，例如通过利用农业废弃物作为能源来源，可以减少能源的浪费，提高能源的可持续性。

可持续化学在农业和食品生产中的应用，不仅能够减少环境污染，还能提高农业生产的经济效益和社会效益。通过将农业废弃物转化为有价值的资源，可以实现资源的循环利用，减少资源的浪费，同时提高资源的利用效率。此外，可持续化学还能够促进农业和食品产业的绿色发展，提高产品的安全性和可持续性。

综上所述，可持续化学在农业和食品生产中的应用，为解决当前面临的环境和社会问题提供了新的思路和方法。通过生物基材料的开发、农业废弃物的再利用、新型技术和资源的优化利用，可持续化学能够促进农业和食品产业的可持续转型，实现资源的高效利用和环境的保护。未来，随着可持续化学技术的不断发展，农业和食品产业将能够更加有效地应对环境和社会挑战，实现绿色、低碳、可持续的发展目标。