随着科技水平的提高,工业文明得到了快速发展,而煤炭及石油等能源的使用日益增长,给人类生存环境带来愈来愈大的威胁,尤其随着二氧化碳排放趋势日益增加,全球变暖效应也日趋严峻。二氧化碳长期积累对全球气候造成了极大影响,严重危及地球生态环境和人类的可持续发展,碳减排成为全世界面临的亟待解决的重大问题。
为了实现国家节能减排绿色发展的战略目标,并为之做出自己的贡献,大连理工大学化工学院的陈绍云带领科研团队,在10多年间经过不断努力,坚持碳产业化研究,在二氧化碳捕集与资源化利用、吸附剂研发与工业化转化、同步脱硫脱硝技术应用、超临界管道运输技术革新等,特别是在碳捕集、提纯、综合利用以及运输安全等相关科研与产业推广应用中,取得了一系列创新性科研成果,为实现“碳达峰”和“碳中和”战略规划、为促进我国生态文明建设做出了重要贡献。
坚持碳产业化 创新科研成果
中国工业发展早期优先考虑经济发展,进入21世纪以来,随着我国工业经济快速发展,被排放到大气中的二氧化碳也逐渐增多,二氧化碳是引发全球“温室”效应的源泉。但是另一方面,二氧化碳又是一种廉价的碳资源,具有巨大的利用价值。
2004年7月,陈绍云从南通工学院毕业后,考入大连理工大学继续硕博连读,当时他选择的专业是催化专业,然而一切都是冥冥之中早已注定的,他所选择的催化专业老师已经招满了学生。机缘巧合之下,他选择了研究二氧化碳捕集提纯的张永春教授成为他的导师,从此结缘二氧化碳学科,受导师感染,内心升腾起了一份热切为环境贡献力量的责任,希望将来所学对国家节能减排事业有所帮助。
在导师的指导下,陈绍云围绕气体提纯行业进行学习和研究,同时为企业排解各种难题,取得硕士学位后继续攻读博士,此时的他已经积累了丰富的理论知识和实践经验,对于二氧化碳捕集和提纯有着自己独特的见解。2008年,陈绍云申请欧盟合作项目成功,这是大连理工大学首个大型国际合作项目,2009年欧盟给总投资56万欧元,他与张永春教授、郭新闻教授、喻健良教授合作在国内建立了当时世界最大的工业规模超临界二氧化碳运输管道安全测试平台,为工业界及理论模拟提供了重要的数据,是CCS技术进步的关键进展。2010年,陈绍云顺利取得了博士学位,并在大连理工大学开展博士后研究工作。
2013年至2020年期间,陈绍云在大连理工大学化工学院任职工程师和高级工程师,专注于碳捕集、提纯、综合利用以及运输安全等相关科研与工程项目的研究。2017年完成恒力石化年产20万吨高纯二氧化碳生产工艺设计;2018年设计了世界首套5万吨/年海螺水泥窑烟气碳捕集提纯项目;2019年负责设计了国内首套8万吨二氧化碳/年、12000标方氮气/h的电厂碳氮联产项目;2020年与英国伦敦大学学院(UCL)等中欧22家单位合作申请成功欧盟Horizon2020项目C4U,总经费1380万欧元(国家重点研发计划拨款180万元)。
目前,陈绍云主要致力于工业吸收剂、吸附剂与催化剂开发、二氧化碳捕集提纯与转化工艺设计与优化。总共参与设计了年产量1万吨-15万吨规模高纯液体二氧化碳工业生产装置50多套,参与研发了多种气体吸附剂和处理工艺,直接为企业减排二氧化碳近千万吨。现已获得国家专利10余项、PCT国际专利2项,发表论文90余篇。迄今已获得了省部级科技进步二等奖4项、辽宁省一等奖1项,建筑材料协会科技进步一等奖1项,安徽省科技进步一等奖1项,产学研工匠精神奖1项。
科研的道路充满了崎岖坎坷,但是“艰难困苦玉汝于成”,陈绍云凭借自身过硬的专业技能与综合实力,披荆斩棘攻坚克难,最终取得了耀眼的成绩,但他依旧“居正不居功、做事不争名”。时至今日,陈绍云仍念念不忘母校的培养、导师的指导帮助和团队的鼎力支持,他说:“这一切都是缘分,正是因为站在巨人们的肩膀上,我才能一往无前、突破创新。”
致力碳资源利用 实现双碳战略
2021年以来,“碳达峰”和“碳中和”成为刷屏热词,简单来说,“碳达峰”是指二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后开始下降;“碳中和”是指通过使用低碳能源取代化石燃料、植树造林、节能减排、碳捕捉等形式,以抵消自身产生的二氧化碳排放量,排放多少就吸收多少,达到相对“零排放”。“双碳”战略对我国未来可持续发展和高质量发展有着无比重大的意义。
对于陈绍云来说,这些正是属于他的研究范畴,并且他已经在业内享有广泛的知名度,很多针对大量废气排放的大型企业都会找他咨询。他根据企业的实际情况,为他们提供碳回收利用最优的解决方案和相关建议,并提供详细的设计和制造方法,为企业产生效益,得到了很多企业的信任和欢迎,很快,国内相当多企业都前来找他进行合作。
二氧化碳作为一种重要的资源,有着极大的利用价值,在此方面,陈绍云和安徽海螺集团合作于2019 年共同完成的“水泥窑烟气碳捕集纯化关键技术的研发与工程化应用”项目就是一项重大研究成果。在此项目中,陈绍云作为技术骨干,全程参与项目建设,项目采用了当今环保领域的最新技术,其核心技术为化学吸收法与吸附精馏法。采用此工艺过程后,得到纯度为99.9%以上的工业级和纯度为99.99%以上的食品级二氧化碳液体。据陈绍云介绍,其技术原理主要分为六大步骤:从水泥窑中采集气体,气体进入脱硫水洗塔、吸收塔、解析塔、吸附塔和精馏塔,完成去杂质、提纯等各项工序,最后以液体状态存储于罐内。该项目填补了世界水泥工业低碳技术的一项空白,生产的二氧化碳产品广泛应用于焊接、食品保鲜、干冰生产、电子激光、医药等领域,按目前产能计算,一年将捕集纯化5万吨二氧化碳,平均每月减少4千多吨二氧化碳排放,可以产生巨大社会效益和经济效益,功在当代利在千秋,荣获了中国硅酸盐学会建筑材料科技进步一等奖。
2020年底,大连理工大学与海螺集团又合作成立了“新材料开发与工业化”联合研究中心,由陈绍云担任开发中心执行主任。中心主要以应用基础研究为核心,以产品研发为目标,聚集双方在技术、人才、市场等方面的优势,将其建设成为重要的应用基础研究基地、人才培养基地和新产品研发基地。联合研发中心与海螺新材料技术中心、生产基地,共同组成了“应用基础研究-产品研发-应用技术研究-中试孵化-产业化”一条龙科技创新模式。双方以精细化工重点实验室为依托,联合大连理工大学多学科学者,就新型水泥助磨剂、减水剂、耐高温材料、燃煤助剂、低温脱硝剂以及 CCUS 技术等方面进一步深入研究,共同推动研究成果在行业不断转化和应用。
科研学术为信仰,科研应用为祖国。陈绍云始终坚持科研创新,并与企业合作将二氧化碳资源化利用的产业做大做强,全力助推我国实现“双碳”战略,并在全球应对气候变化中发挥积极引领作用,体现中华民族的大国责任和担当。(文/邱玥)