潜心科研三十年 哈工大做好“碳文章”答好“生态卷”

2021年11月10日 by 没有评论

仅凭人眼看不到的微生物,能为实现低碳生活带来什么? 近日,哈尔滨工业大学环境学院院长邢德峰给出了“哈工大答案”。

“我们利用自养细菌和藻类,可以捕获空气中的二氧化碳,与之进行反应,从而减少二氧化碳的含量。”邢德峰介绍,一些重工业企业在生产过程中会排放大量二氧化碳或者氮氧化物,他们自养的这些小小的微生物,可以把温室气体固定下来,产生具有附加值的生物产品。

近年来,我国积极应对全球变暖,推进绿色低碳发展,2020年9月,我国宣布将采取更加有力的政策和措施,力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现“碳中和”。

事实上,早在我国“碳中和”战略提出之前,哈尔滨工业大学就已经开始相关研究,为日后成立碳中和研究中心打下了基础。

20世纪80年代末,任南琪在哈尔滨建筑大学(后合并到哈尔滨工业大学)做博士课题,他在污水处理过程中无意发现,科研人员设计的反应器内产生了大量氢气。

“有机废水处理可以产生氢气,这无疑为实现节能环保找到了一条新路。”在与导师商量后,任南琪开始专注研究有机废水发酵法生物制氢技术。

当时在国际上,大部分国家对于生物制氢方法都采用培养纯菌的方式,不仅成本高且难以广泛应用。而任南琪要做的,是利用生活中随处可见的有机废水制氢。

“东北农村有大量秸秆,在燃烧过程中会释放大量二氧化碳造成污染。但同时,秸秆中含有的木质纤维素可以转化成糖,如果将它们转化成氢气,产量是非常大的。”任南琪说。

设计设备、处理好流态问题、建立好微生物生态……在一系列摸索调试之后,任南琪所在的科研团队设计出一种特殊的反应器,一开始只能生成百分之十的氢气,后来比例逐渐增加。

1992年,任南琪发明的成果获批了国家发明专利,其发表的相关论文也首次在国际上为生物制氢技术提出了“新解法”。后来,任南琪当选为中国工程院院士,他和团队继续深耕有机废水发酵法生物制氢技术,成立了环境生物技术研究中心,在发酵产氢理论、调控技术与设备方面取得了一系列突破,形成了具有自主知识产权的绿氢技术。

在国家提出“碳中和”战略后,哈尔滨工业大学环境学院成立碳中和研究中心,进一步拓宽、拓深了对“减碳”“降碳”的相关研究。

“发达国家从工业化进程到碳达峰用了一两百年,而中国可能只需用50多年;从碳达峰到碳中和,欧盟计划用71年,美国计划用43年,日本计划用37年,而中国给自己定的目标是30年。”在邢德峰看来,哈尔滨工业大学在已有的基础上成立碳中和研究中心,是紧跟国家战略的具体实践,更是百年老校的一种责任和担当。

黑龙江位于我国东北部,冬季供暖时间长达半年,哈尔滨工业大学结合区域特点,立足东北严寒地区城市群开展了特色研究,致力于构建碳中和与空气质量改善相协同的新一代大气污染防治体系。

“东北地区由于冬季供暖,空气污染程度相应提高,同时绿色植物的光合作用在冬季严寒地区也相应减少,在这一点上需要因地制宜开展特色研究,答好哈工大的‘生态卷’。”邢德峰说。

除了针对寒区特点进行研究外,哈尔滨工业大学还将研究方向放在了海绵城市的建设发展上。“目前我们正在开展城市水务行业碳足迹核算,并完善海绵城市理念驱动下的低碳城市建设与运维机制。”邢德峰介绍。

2015年,哈尔滨工业大学环境学院海绵城市研究组与长春、南宁等城市合作,为其提供智库研究服务。在长春建设海绵城市和治理黑臭水体时,哈尔滨工业大学参与了整体系统方案论证和水生态治理设施的方案设计。

以长春市为例,哈尔滨工业大学针对海绵城市建设提出了“渗、 滞、 蓄、 净、用、 排”等措施,不仅减少了水的收集输送和处理,还从全生命周期减少了碳的排放。

“海绵城市所构建的下沉式绿地、雨水花园、生态植草沟、生态景观水体等绿色空间,不仅实现了雨水径流及源头污染的控制,减少了污染治理的能源和药剂消耗,间接减少了温室气体排放,还为城市碳汇提供了大容量的空间载体。”王秀蘅表示,该校所研究的海绵城市建设的理论和评估法,以及城市水系统与碳中和的关系,为不少城市带来了明显变化。

今年4月,长春市人民政府发布的海绵城市建设情况汇报提到,2016年到2018年,长春市经过3年海绵城市建设,生态环境得到显著提升,通过卫星航拍及分析,长春市热岛效应逐年降低,2016年到2019年地表温度平均下降3.42摄氏度。

长春市热岛效应的有效缓解,为哈尔滨工业大学海绵城市研究组带来了更多信心。

“未来我们还将利用学校在相关领域的智库优势,为更多城市送去‘智慧’,让更多城市能够享受减碳、降碳的生态福利。”王秀蘅说。

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