API出产被以为是化学行业中能源和资料亏损最大的行业之一，仅在2023年就产生了3.58亿吨温室气体排放，相当于全球二氧化碳排放量的6%，超过了汽车行业。在从前二十年中，陆续流动过程已成为API造备中央歇过程的潜在代替规划，很多药物已转向陆续流动操作。

2025年2月颁发于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》的论文《Sustainability and Techno-Economic Assessment of Batch and Flow Chemistry in Seven Industrial Pharmaceutical Processes》，对间歇和流动化学在工业造药过程中的利用进行了全面的可持续性和技术经济评估。

文中对比了间歇和流动化学在合成七种工业有关活性药物成分（APIs）时的阐发。在技术经济层面，陆续流工艺的能源效能比间歇工艺提高一个数量级，能耗均匀降低约78%，本钱成本可降低50%；从性命周期分析来看，陆续流工艺在水亏损、二氧化碳排放和拔除物产生（E因子均匀降低87%）等方面阐发更优。

总而言之，文件指出陆续流技术在造药过程中优势显著，凸显了其在绿色API造作方面的潜力，为实现更可持续的造药出产提供了方向，也为药企研发出产战术的造订提供了凭据。

论文摘录

EXCERPTS FROM THE ARTICLE

01引言

在从前二十年中，陆续流动过程已成为API造备中央歇过程的潜在代替规划，很多药物已转向陆续流动操作。与间歇反映器相比，流动技术有望更好地节造操作前提，实现更安全的操作、更均匀的混合、削减拔除物产生、加强传递景象，并降低溶剂和能源的使用。

在本钻研中，我们对七种分歧API的造作过程进行了齐全的技术经济分析（TEA）和性命周期评估（LCA）。

02了局与会商

本分析聚焦于七种API：Amitriptyline Hydrochloride、他莫昔芬、Zolpidem、卢非酰胺、青蒿琥酯、布洛芬和苯丁胺。选择这些API是由于它们拥有工业有关性和多样的化学性质。这些API涵盖了一系列医治利用，蕴含抗抑郁药、抗癌药（他莫昔芬）、镇静剂、抗癫痫药（卢非酰胺）、抗疟药（青蒿琥酯）、非甾体抗炎药（布洛芬）和神经活性化合物（苯丁胺）。通过选择拥有分歧化学结构和合成蹊径的API，旨在全面评估经济可行性和环境影响，使钻研了局更宽泛地合用于造药行业，并更具严谨性。过程仿照和技术经济分析使用Aspen Plus V11进行，而环境评估则使用SimaPro V9.5实现。

2.1 七个过程的技术经济分析

我们首先进行技术经济分析，以评估流动技术的可行性和成本效益。我们量化了两种配置下的能源使用情况。通常来说，间歇造作过程的能源亏损领域为1×10-1Wh-1gproduct-1至1×102Wh-1gproduct-1。相比之下，陆续流动过程的能源亏损显著更低，领域为10-2Wh-1gproduct-1至101Wh-1gproduct-1。从定量角度来看，陆续流动过程的能源效能比间歇过程提高了一个数量级，总体提升始终超过30%，均匀提高约78%（图2a）。布洛芬的流动过程能源效能提升最高，达到97%。苯丁胺过程的能源亏损也显著降低了91%，从9.51Wgproduct-1h-1降至0.82Wgproducth-1。这些了局源于陆续流动技术提高了出产力，在更短的功夫内实现了更高的产率和更多的指标产品。他莫昔芬过程的能源效能提升最幼，从1.49Wgproduct-1h-1降至0.99Wgproducth-1。

陆续流动系统中能源效能的提高归因于陆续流动技术的几个固有个性。我们索求了与多个成分（如反映动力学、先进的传质和传热）的有关性，但发现能源效能重要仅与过程持续功夫有关。这批注，陆续流动系统中较短的反映功夫性质上必要较少的电力，从而导致总能源亏损降低。图2b展示了七个过程的这种关系。

图2c展示了间歇和流动过程能源亏损的统计分析，证了然两种步骤在能源效能上的机能差距。间歇过程的均匀能源亏损约为103kWh。相反，流动过程的能源亏损在统计上显著降低，约为101-102kWh。图3a展示了过程的本钱成本支出及其降低情况。间歇配置的成本估计在300万美元至700万美元之间，而陆续流动技术的成技巧域为200万美元至400万美元。从经济角度来看，陆续流动步骤导致本钱成本支出的降落幅度较幼。在本钱成本降低方面，卢非酰胺过程阐发最佳，成本从703万美元降至352万美元，险些降落了50%。图3b对七种API的间歇和流动过程的本钱成本进行了统计钻研。间歇过程的均匀运营成本略低于流动配置。运营成本的差距重要归因于基础设施和仪器用度的分歧，这些用度险些占总成本的50%。间歇过程较高的均匀成本和成本差距批注，该步骤必要资源更密集的基础设施。现实上，在陆续系统中，反映器以恒定的进料和反映物流量运行，这允许进行紧凑设计，优化传质和传热。反映器体积的减幼直接降低了所需的构筑资料数量和有关成本。除了本钱成本支出，还评估了年度运营成本，思考了原资料、公用设施和守护用度（图3c）。间歇造作过程的均匀年度运营成本约为364万美元，而流动配置的用度略有降低，均匀约为336万美元。然而，对于这七个过程，运营成本的变动在统计上并不显著（图3d）。

此表，我们进行了一项为期15年、贴现率为8%的净现值（NPV）预测钻研，以展示在所有七种API的出产中，流动过程相对于间歇过程显著的财政优势。最初，由于必要高额的本钱投资，两种步骤的NPV值均为负。然而，流动过程始终能更快达到出入平衡点，凭据分歧的API，出入平衡功夫在第7年至第12年之间，而间歇过程的出入平衡点则在第9年至第14年之间。流动过程可能更早实现出入平衡，归因于其较低的运营成本、较少的资源亏损和更精简的操作。此表，流动过程的NPV分析曲线斜率比间歇过程更峻峭，批注随着功夫的推移其盈利能力增长更高。到15年期末，流动过程在所有API上的NPV值始终更高，反映出其的持久经济可行性。间歇和流动步骤的NPV曲线之间的差距不休扩大，凸显了流动过程在财政上的累积优势，这源于其在能源、溶剂和水使用方面的效能，以及较低的环境影响，正如先前的分析所示。

2.2 七个过程的性命周期分析

为了评估造作过程的环境影响和可持续性，我们接着对七个选定的过程进行了全面的LCA，以确定能够改进的关键领域，量化资源亏损，并评估每个过程有关的排放。

在水亏损方面（图4a），间歇造作过程的单元产品用水量在10-2至101m3之间，而陆续流动过程的用水量则显著更低，在10-3至10-1m3之间。这批注陆续流动过程的用水量比间歇过程少一到两个数量级，用水量削减了50%至90%。陆续流动过程中用水量的削减可归因于该技术的几个固有成分。陆续流动系统通常在较低的温度和压力下运行，从而更有效地利用试剂和溶剂。这种效能降低了冷却和洗濯单元操作所需的用水量。此表，陆续流动系统的紧凑设计和对反映参数的更好节造，进一步削减了对溶剂和水的需要，由于反映在更可控的稳态环境中进行，最大限度地削减了处置和加工阶段对过量水的需要。布洛芬出产过程的用水量削减幅度最大，每克指标产品的总溶剂使用量削减了99%，从间歇过程的20.70 m3降至陆续流动步骤的5.4 m3。相比之下，青蒿琥酯出产过程的总用水量削减幅度最幼，仅削减了46%，从0.0072m3降至0.0039m3，远低于七种造药过程中大无数过程81%的均匀削减幅度。

水亏损和电力使用之间存在有关性（图4b）。具体而言，较低的水使用量与较少的电力亏损有关，由于冷却和加工操作所需的能源较少。现实上，在评估造作过程时，水-能源关系是一个关键思考成分，由于水亏损和电力使用相互依存。统计分析支持了间歇和流动过程之间水亏损的差距（图4c）。

图4d展示了对地皮系统变动的影响，这思考了技术对丛林砍伐和天然栖身地粉碎的影响。观察发现，间歇过程对地皮系统的影响领域为每单元产品10-4至10-2m2，而陆续流动步骤使这一影响略微降低了一个数量级，领域为每单元产品10-4至10-3m2。以1克产品为例，苯丁胺过程阐发最佳，地皮系统变动从间歇过程的0.00468m2降至流动过程的0.00015m2，降幅达97%，这是由于甲苯和*的使用量从间歇过程的23.3ggproduct-1和17.1ggproduct-1别离降至流动过程的7.6ggproduct-1和0.1ggproduct-1。此表，布洛芬的地皮系统变动削减了超过85%，这是由于甲醇溶剂的使用量削减（从间歇过程的48.2ggproduct-1降至流动过程的3.5ggproduct-1）。然而，卢非酰胺过程的地皮系统变动仅削减了30%，这是由于两种配置在造作过程中使用的二甲基亚砜（DMSO）量类似，别离为14.0gDMSOgproduct-1和11.9gDMSOgproduct-1。图4e中地皮系统变动与溶剂使用之间的有关性可归因于溶剂出产和措置对环境的影响。溶剂出产所需的原资料提取通常涉及地皮用处的扭转，蕴含丛林砍伐和栖身地粉碎。因而，削减溶剂亏损不仅能够降低造作过程的直接环境影响，还能够削减与溶剂性命周期治理有关的地皮用处变动。在苯丁胺和布洛芬的案例中，溶剂使用量的显著削减导致地皮系统变动大幅降低，这批注造作业中有效的资源治理有助于最幼化生态粉碎。相反，在卢非酰胺过程中，溶剂使用量的削减有限，导致地皮系统变动的削减幅度也较幼，这凸显了优化溶剂利用作为推进造药造作业环境可持续性战术的沉要性。图4f中的统计分析支持了这些发现，只管它也批注地皮系统变动的差距在统计上并不显著，这可能意味着间歇和流动配置之间的溶剂亏损并没有显著差距。这可能意味着，固然陆续流动过程通常预期会因陆续操作和效能提高而削减溶剂使用，但在现实中，这种削减并不显著。这可能是由于在反映节造、洗濯或分离步骤中必要相当数量的溶剂，使得两种过程的总体溶剂亏损相对类似。

我们通过评估绿色度（思考E因子（每单元产品的拔除物质量）和碳排放（kgCO2当量））来钻研七个过程的环境机能。陆续流动过程相对于指标产品产生的拔除物更少（图5a）。现实上，间歇过程的E因子领域在10至110之间，而陆续流动技术的阐发显著优于间歇步骤，E因子领域为2至20，均匀降低了87%。这种改进可归因于陆续流动技术的内涵个性，蕴含总体产率更高、拔除物产生量更低，以及如上文所述的溶剂使用量的削减。值妥贴心的是，从传统间歇反映器转变为陆续流动步骤时，青蒿琥酯工艺是绿色出产的一个范例，其E因子降落了97%。此表，苯丁胺和布洛芬工艺也出现出类似趋向，别离降落了约93%。卢非酰胺工艺的E因子降幅最幼，为85%。图5b展示了间歇工艺中较高的E因子，很好地说了然间歇系统中产生拔除物的偏差较高。

然而，必要把稳的是，固然E因子能为拔除物产生情况提供有价值的见解，但它并未思考出产过程中的碳排放。这一局限性意味着，仅靠E因子可能无法全面反映造作过程对环境的影响，出格是在温室气体排放方面。碳排放可能来自多种起源，蕴含加热、冷却或相变所需的能源密集型热过程，以及溶剂蒸发、试剂分化和副产品形成。此表，排放还可能源于上游活动，如原资料提取、运输和提纯，以及下游加工步骤，如分离、提纯和废料处置。因而，我们也对间歇和流动步骤的碳（CO2）排放进行了评估（图5c、d）。

间歇配置的碳排放（kg的CO2当量）领域在10-1到101数量级，而通过执行陆续流动步骤，排放领域在10-2到10-1。流动技术使碳排放显著降低了一个数量级，均匀降低79%。与E因子的了局类似，布洛芬工艺在碳排放削减方面阐发杰出，从排放0.41kg的CO2当量降至0.01kg的CO2当量，降幅达97%。这是由于间歇反映器出产一样数量的产品所需功夫更长，导致整个造作阶段的电力亏损更高。此表，苯丁胺工艺也遵循这一优良趋向，碳排放从0.43kg的CO2当量降至0.02 kg的CO2当量，降落了95%。最后，Amitriptyline Hydrochloride工艺选取陆续流动步骤后，碳排放的最幼化水平为45% 。

这些发现凸起了CO2排放、水亏损和能源使用之间相互作用的沉要见解。最后，在流动化学领域，我们针对九大行星天堑分析了这七个工艺的环境影响，蕴含海洋酸化、生物圈齐全性（职能和遗传方面）、碳排放、大气气溶胶负荷、地皮系统变动、生物地球化学流（磷和氮循环方面）和淡水使用。七个工艺的海洋酸化均匀降低了72%。苯丁胺工艺的降幅最大，为95%，这是由于与间歇工艺相比，陆续流动步骤的电力亏损和操作功夫更低，以及苯甲醛原料使用量的削减。布洛芬工艺在海洋酸化方面也有92%的显著降低。相比之下，Amitriptyline Hydrochloride工艺的降幅最幼，为41%，重要是由于*（THF）使用量的削减。大气气溶胶负荷是一个与人类健康有关的关键环境类别，由于细颗粒物会影响空气质量。在苯丁胺和布洛芬工艺中，大气气溶胶负荷显著降低，别离削减了95%和90%。这些削减重要是由于原甲酸三甲酯（TMOF）和THF使用量的削减。此表，陆续流动步骤使七个工艺中的五个在磷循环影响方面降低了60%以上。在氮循环方面，苯丁胺工艺阐发凸起，削减了98%，这重要得益于硝基甲烷和甲苯使用量的削减，凸显了陆续流动技术的效能及其较低的溶剂需要；棺暄辛硕砸糯锶ζ肴缘挠跋，这与化学物质对生态系统的致癌作用有关。布洛芬工艺在这一类别中实现了98%的降低，重要是由于每克产品中异丁基苯的使用量大幅削减（从1.12 g降至0.21 g）。

03结论

赢多多分析量化了流动化学的影响，批注陆续流动步骤在经济可行性和环境影响方面显著优于间歇步骤。具体如下：

陆续流动过程的能源效能提高了一个数量级，与间歇过程相比，能源亏损均匀降低78%。

间歇过程的本钱成本在300万美元到700万美元之间，而陆续流动技术的成本在200万美元到400万美元之间，有可能降低50%。

与间歇过程相比，陆续流动过程的用水量显著削减（削减50-90%），CO2排放也更低（约79%）。

陆续流动过程的E因子均匀降低了87%（间歇过程为10-110，陆续流动过程为2-20）。