專訪李燦院士:科技創新助力藍天保衛戰

環境保護 空氣汙染 環境汙染 霧霾 中青在線 2017-03-29

建設生態文明,是關係人民福祉、民族未來的長遠大計。黨的“十八大”將生態文明建設擺在前所未有的地位和高度,彰顯了我黨堅持可持續發展和以人為本的核心理念,追求人、社會、資源和環境和諧發展的決心和信心。

李燦是中國科學院院士、我國著名的物理化學家。李燦現任中國科學院大連化學物理研究所潔淨能源國家實驗室(籌)主任,太陽能研究部部長,並曾任催化基礎國家重點實驗室主任。我們有幸採訪到李燦,面對面聆聽了他對生態文明建設的獨到見解,深感受益頗豐。

專訪李燦院士:科技創新助力藍天保衛戰

圖/胡林彥

綠水青山,金山銀山

習總書記曾經用“綠水青山就是金山銀山”比喻現在生態環境對人類生存的重要性。黨的“十八大”更是把生態文明建設與經濟、政治、文化和社會建設並列為五大建設,提到了一個前所未有的高度。李燦表示生態文明是繼原始文明、農業文明、工業文明後的新文明形態,最初的生態文明可以追溯到道教的“人與自然和諧相處”。在給大連化物所講授《太陽能的轉化與技術》的研究生課程時,李燦詳細講述了人類的生存發展與自然界緊密的依存關係。人類和自然經過上億年的演化,地球上溫度、水等滿足產生生物的條件,最終才演化出一個適合人類生存的環境,在目前人類所瞭解的宇宙中,還未確信發現除地球以外第二個存在生命的星球。人類在地球上的出現,是一個極小概率事件,人類生存對環境的要求是苛刻的,而現在這個適合人類生存的生態環境正在遭受前所未有的破壞。自工業革命以來,人類在創造大量物質財富,享受物質成果的同時,造成了自然資源逐漸枯竭、生態環境日趨惡化,這些變化將直接威脅到人與自然和諧發展。他向我們講述,兩千多年前先秦哲學家老子就提到了“天人合一,道法自然”,這是有科學道理的。老子的道法自然,是不要輕易去改變自然,比如地球大氣的成分,其形成經過了時間和自然條件的選擇與進化,若貿然去改變它勢必會對人類生存的環境產生影響。在工業革命以來短短的時間內,二氧化碳的排放已經引起大氣成分明顯的改變,機動車排放出的大量含硫尾氣也成為導致我國霧霾嚴重的主要原因之一。莊子“天地與我並生,萬物與人為一”的主張也同樣說明一個道理,那就是人類的發展要建立在生態文明的基礎上,人與自然應該和諧發展。

李燦一再強調,習總書記“青山綠水就是金山銀山”的比喻非常好,具有重要的科學意義、現實意義和長遠的戰略意義。

節能減排,告別霧霾

近年來,我國遭受嚴重霧霾,給人們出行和健康帶來了很大的負面影響。李克強總理曾說:“霧霾現在成了網上出現頻率最高的詞,已成為民生改善的當務之急。”並在今年政府工作報告時指出,對霧霾要鐵腕治理,堅決打好藍天保衛戰。我國機動車的尾氣排放是大氣汙染的重要組成部分,車輛的迅速增加是很多城市頻發霧霾的主要原因。有人會問:“有的國家的車也多,為什麼空氣好呢?”李燦回答:“第一是油品好,第二是車的尾氣催化劑能及時更換檢查,排出的尾氣乾淨很多。”2016年,為解決霧霾問題,李燦提出了油品升級和尾氣催化劑及時檢查更換的兩個提案,被列為全國政協重點督辦的提案。

我國油品經過了國三(含硫量,200-300ppm)、國四(含硫量<50ppm)階段,現正在普及國五(含硫量<10ppm),並爭取國六。李燦說提高油品質量需要油品的加氫精制脫硫,因為機動車和發電廠的二氧化硫等硫化物的排出,一方面接觸水和灰塵粒子形成PM2.5,直接危害大氣,傷害人體健康;另一方面,未形成顆粒的硫化物附著在建築物上,二氧化硫和三氧化硫氣體吸水後形成酸,腐蝕金屬表面,這也是為什麼我國的建築物過一段時間之後看上去非常汙濁的原因;同時,硫化物在汽車尾氣處理中,會使催化劑中毒,使催化功能和處理能力下降,幾個方面都導致了大氣汙染,所以油品升級是必需的。我國正在積極推動國五、國六油品的生產和使用,並出臺了“史上最為苛刻的環保法”,要求2018年底所有機動車換為國五汽油。除了油品升級,李燦還提議國家對機動車尾氣催化劑要進行嚴格的監管控制,各種車檢規範化、法規化。目前尾氣催化劑的壽命一般只有十萬公里,但很多車輛幾十萬公里都不換,一方面是不懂,另一方面是沒有規範換催化劑的地方,因此還需國家引導和監督。現在幾乎每個城市家庭都有車,希望車主在瞭解尾氣催化劑的重要性後,能主動及時更換催化劑,為環境建設添磚加瓦。

李燦不僅在兩會中提出議案,自己也在踐行生態文明建設,長期致力於研究汽油柴油脫硫的技術,發展了汽油脫硫的催化吸附技術。2016年在山東恆源石化企業40萬噸/年汽油脫硫裝置成功開車;接著在延長石油20萬噸/年國五柴油生產技術也成功工業化。李燦為汽油和柴油油品升級貢獻力量,將科研成果轉化為人民福祉,值得每一個科研工作者敬佩和學習。

道法自然,光合未來

在研究組組會及平日生活中,李燦常常提到老子思想中的“道法自然”,其中隱含的一個道理就是:遵從自然規律。李燦說:“在人類社會發展過程中,很多聰明的做法都是有意無意地從自然界學來的,遵從自然規律本身就是一種科學的做法,做科研亦是如此。比如,植物每天進行光合作用吸收的二氧化碳和水,能在太陽光的作用下轉化為生物質。而我們在實驗室裡實現光催化分解水或太陽能光催化二氧化碳合成燃料,實質上就是學習自然的過程,除了植物本身帶給我們的啟示,人工光合還需繼續對自然原理進行更深入的研究。”

太陽能是大自然賦予的財富,談及日前國內外都非常關注的能源問題,李燦表示自己專注於太陽能,更多是將這種可再生能源當作一種責任去研究。我們瞭解到李院士個人的早期研究方向是傳統催化,雖然這些工作非常重要,但十五年前,由於對太陽能的遠見和社會責任感,他調整了研究方向,開始部署研究組進行太陽能研究,經過十五年的努力,已經在太陽能研究領域,特別是太陽能光催化、光電催化、太陽能電池三個方面有長足進展,有些方面已經衝刺到國際前沿。李院士一直致力於太陽能研究,用實際行動踐行著生態文明建設。

二氧化碳作為太陽能利用的重要原料,針對大氣二氧化碳含量增加,溫室效應日益嚴重的問題,李燦表示目前比較熱門的處理方法是簡單的掩埋儲存(CCS),而CCS這種方法雖在一定程度上能起到減排作用,但仍然存在很多的問題。一是空間問題,化石能源燃燒的二氧化碳量非常龐大,一座煤礦山燃燒產生的二氧化碳固化要相當於三座山的空間去存儲,巨大的儲存空間難以滿足;二是安全問題,高壓地下存儲,一旦發生地震洩漏,高壓噴湧而出的高濃度二氧化碳,其威力可及原子彈,是非常危險的,掩埋法屬於一種被動方法。李燦認為從長遠角度考慮,還是要通過光合作用平衡大氣中二氧化碳的含量。光合作用需要充足的太陽能,據統計一天照射到地球表面的能量相當於人類現在每年消耗能量的上萬倍,所以用這麼大的能源轉化二氧化碳可以匹配,而這個過程可包括自然光合和人工光合兩個方面。自然光合包括大規模種草、植樹造林來吸收二氧化碳,人工光合就是現在的光催化,把二氧化碳和水轉化為燃料,最終,通過利用二氧化碳轉化實現能源的循環利用。

另外,目前的太陽能利用還面臨著效率和成本的問題,要把效率提高到足夠高的、可替代化石資源的水平還有很長的一段路要走。現在的煤、石油價格非常低,只有太陽能利用效率提高到一定程度才可與其競爭,雖然目前離實際應用還有很大的差距,李燦表示“相信未來是十分光明的”。

生態建設,人人有責

面對困擾日益嚴重的環境問題,李燦認為中國的能源結構是造成這些問題的主要原因:我國60-70%的發電仍要依靠燃煤為主的火力發電,化學品和液體燃料的90%都來源於化石資源。這樣的大格局決定了解決環境汙染問題是長期而艱鉅的任務。面對嚴峻的環境形勢,傳統粗放的發展模式難以為繼,“高消耗、高排放、高汙染”帶來的資源破壞、生態惡化、環境汙染等問題,成為制約我國經濟社會協調發展與生態文明建設的瓶頸,“循環經濟、綠色經濟、低碳經濟”的發展迫在眉睫。

李燦從汽油柴油脫硫開始講述,表示大連化物所的科技工作者包括同學們都有責任去發展更先進的技術,用科學技術支撐生態文明建設。催化技術可以讓化工過程變得更加節能,如果使反應選擇性達到99%以上,是非常有效解決汙染問題的方法,“我們有責任發展這樣的技術,這也是研究所的使命,我們要為此不懈地努力。”李燦回憶起以前大連清新的空氣、得天獨厚的自然條件,動情地表示大連迷人之處不僅在於工業發展、高樓林立,更因其藍天白雲、碧海銀沙的美麗。希望大家在日常生活和工作中,儘可能倡導生態文明的生活理念,比如坐公交車,騎自行車,生態出行,節儉生活,拒絕浪費,合理利用資源等,在以身作則的同時,加強生態文明科普宣傳教育,引導身邊的人更加自覺地珍愛自然,更加積極地保護生態,齊心協力實現美麗中國的美好願景。“不以惡小而為之,不以善小而不為。”大事都是由小事組成的,小到一個人的皮肉骨,大到海由無數水滴組成。13億人每人都從我做起,積少成多,就會取得大的改善。

勇攀科學高峰

很多同學現在可能在學習生活中經常遇到機遇與挑戰,十分迷茫,李燦說;“其實每個人都會遇到這樣的困境,他做研究生的時候和大家一樣,做實驗失敗的次數遠大於成功,但經過這麼多年的科研工作後,對科研工作有了比較理性的看法。科研工作本來就是充滿著困難和挑戰,有時候確實可能不如預期的進展那麼快,這個時候需要自己向遠處看,路還長,不是指個人的路,是指在這個方面人類社會的路,這就要求走這條路的科研工作者必須要有一個非常堅定而隱忍的態度。一個重大的研究工作會有階段性貢獻,後繼的人會在此基礎上續做下去,最終這個方向會不斷產生造福人類社會的成果。”在這裡李燦也希望大家做科研要樹立一個遠大的目標,以激勵自己不斷取得成功和突破。

說到自己曾經的勵志故事,李燦思考良久,笑著說起大概在2001年,他在化學催化領域已經做得比較順利,有了一定知識和研究積累,在催化界也小有名氣,但下決心調整方向,開始進行太陽能的科研轉換研究。當自己從原來做的比較順利的工作突然轉到一個新領域,實際上冒著很大風險和壓力。李燦笑言“當然原來也知道有挑戰,但也沒想到那麼挑戰”。打開一個新局面會遇到很多障礙和困難,雖然光催化聽起來也是催化,但它不同於傳統催化,不是簡單地利用自己傳統催化的積累就可以進入這個挑戰性領域,怎麼去闖出一番天地來,這就是自己給自己加的難題和挑戰。剛開始面臨的問題是具體怎樣上手做——具體的科學問題是什麼。舉個例子,現在我們想要攀登一座高山——科學高峰,站在山下面,你下定了攀登的決心,但到底怎麼攀?現實的做法是我們要找到臺階一步一步向上攀登,而面臨的問題是臺階在什麼地方,方向在什麼地方,這在一開始起步的時候是非常困惑的。但有一點,整個大方向當時心裡面十分明確。雖然這個課題很難,但意義十分重大,從人類社會發展的長遠角度看,一定要向這個方向努力。儘管開始有很多困難,但只要有進步,有進展,給我們帶來的驚喜是超乎異常的。所以在這樣一個非常挑戰的方向上堅持15年並不斷取得令人興奮的進展,能夠不斷激勵和鼓舞同學們風雨兼程,堅定的一路向前,風雨兼程,未來一定是光明的!

採訪後記

工作中李燦認真嚴謹,生活中十分和藹可親,經常會在李燦研究組主頁看到他的攝影作品,對採光頗有造詣,但李燦謙虛的表示攝影自己還是外行,談不上專業,只是有一些自己的心得看法。而對於書法,李燦說自己很喜歡欣賞書畫,包括國畫、西洋畫和書法,並且發現書畫鑑賞和攝影鑑賞有相通之處,比如攝影的取景和採光,在書畫之中也能獲得一些感悟。平時李燦也經常和組裡的同學們一起爬山進行野外活動,會經常把他們的相機拿過來幫大家照相,和大家分享自己的心得,並教導大家要善於發現鏡頭下的美麗。

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