在重慶大學,有這樣一群人,在教學之外,他們每天的工作都是與各種工業廢氣、廢水、廢渣打交道,或是化身“養殖戶”,在實驗室樓上養微藻……他們是以廖強教授為首的動力工程及工程熱物理教師團隊,因為共同的理念和興趣走在一起,只為實現心中的碧水藍天夢。
廖強團隊成員(部分)合影
做清潔能源的先行者
走進重慶大學低品位能源利用技術及系統教育部實驗室,伴隨著機器運轉聲,團隊負責人廖強教授正在指導學生做實驗,他耐心地為學生指出問題、答疑解惑。在青年師生的眼里,廖強教授和藹謙遜,既是良師也是益友。
廖強的團隊長期工作在能源動力領域教學與科研一線,他們從事強化傳熱傳質理論及方法研究,并將其推廣應用于余熱回收利用、微生物能源轉化、環境污染治理、燃料電池、微機電系統等領域,在多項關鍵技術上取得突破,促進了能源高效清潔利用技術和可再生能源利用技術的發展。他們研發的三維擴展表面強化傳熱技術處于國內領先、國際先進水平,廣泛運用于工廠的余熱回收、制冷空調、化工等領域。
此外,團隊牽頭承擔了“高溫高含塵煙氣連續高效余熱深度回收技術”和“液態熔渣高效熱回收與資源化利用技術”等國家科技部重點研發計劃項目,均對我國節能減排具有重要作用。
神奇微藻
吸的是二氧化碳,吐出的是燃料
團隊意識到,僅僅在減少污染物排放上下功夫遠遠不夠,要徹底治理污染最終需要低碳的可再生能源。
在廖強團隊的微藻人工溫室和微生物燃料電池人工溫室中可以看到,偌大的實驗室內,形態各異的試管等容器中,有綠色的微藻,還有產電的細菌。
廖強教授介紹,微藻是指那些在顯微鏡下才能辨別其形態的微小藻群,有兩萬多種,它是水體生態系統中的初級生產者。“它們就像是一個由太陽能驅動的細胞工廠。”廖強教授比喻道。在這個工廠里,微藻可源源不斷地將二氧化碳和廢水中的氮、磷等物質轉化為富含油脂、糖和蛋白的生物質。此后這些油脂就可以被轉換成生物柴油,實現變廢為寶。
技術創新 突破微藻能源領域技術瓶頸
在微藻能源領域,針對現有微藻培養光生物反應器體積大、占地寬、成本高、產率和效率低等突出問題,廖強教授的團隊開展了系統的理論和實驗研究工作,原創性地提出多種高效微藻培養光生物反應器技術,其性能居于國際先進水平;同時,提出采用中低溫太陽能對微藻進行熱水解,然后利用水解液進行發酵制取富氫甲烷等生物燃氣的新的技術路線,以提高微藻制取生物燃料的效率,推動微藻能源走向實用化。目前,在國家自然科學基金重點項目和中-泰國際合作項目資助下,已突破關鍵的技術瓶頸,完成了裝置實驗驗證,實驗樣機已于2017年底投入使用。
目前,廖強教授的團隊正在建立600平方米的新平臺,這個一體化平臺集合了微藻培養、采收、分離和太陽能水熱水解以及微生物發酵制取富氫甲烷等功能,并采用光伏-光熱一體化裝置和儲能裝置供給系統的電、熱、以及微藻反應器夜間的光照需求,實現全太陽能投入的微藻減排和能源化轉化。接下來,他們要將此平臺推廣到工業減排、廢水廠凈化廢水和生物燃料生產等領域。
廖強教授望著手中盛滿綠色微藻的反應器,滿懷憧憬。據他估算,“若我國1.5%的土地面積用來養殖微藻,可減少2015年我國約90億噸的二氧化碳排放量,年產8億噸的生物柴油,超過全國燃油的總消耗量。”
一盞不滅的燈 實驗室的吸引力
廖強牽頭的這個團隊,主要從事工程熱物理方向的研究工作,他們笑稱自己是“燒鍋爐的”。15人組成的團隊里,有6位是“80后”。團隊成員大多是本科和碩士階段在國內就讀,博士或博士后階段前往國外深造,完成學業后又回到重慶大學任教。
團隊成員付乾正是在廖強教授和朱恂教授的引薦下到日本讀博,“當時二位前輩給我的臨別贈言就四個字——學成歸國,所以我后來就回到了重慶大學做科研。”目前是重慶大學一名特聘研究員的他,把團隊取得突出成果的原因歸結為一種“不怕吃苦、扎根實驗室”的精神。
在這個團隊中,葉丁丁教授的一段故事也常常被學生們用以自勉。
2011年,葉丁丁已經懷孕,而她參與的一項實驗也進入關鍵攻堅階段。雖然實驗室中要采用化學試劑,為了能突破實驗中的這道難關,她仍然堅持來實驗室,一邊指導,一邊動手實驗,直到臨產。
科研人的這份堅守與品性,鑄就了團隊輝煌而豐碩的成果,也身體力行地感染著身邊的學生。
一群有愛的老師 傾其所有助力學生成長
這是團隊負責人廖強和朱恂一天的行程:早上5、6點起床,趕飛機到北京參加會議,結束后迅速趕回重慶,回到家已是凌晨三點多,他們還要再繼續備課。第二天一早,兩位老師又精神奕奕地準時出現在課堂上。
廖強教授(左四)正在實驗室給大家講解微藻的特性
“有時深夜經過廖老師的辦公室,總會看見他還在專心備課。廖老師上課從不使用幻燈片課件,堅持用粉筆在黑板上一步步推導公式,讓我們清楚地知道演算過程。他的理論功底深厚,講課富有激情和感染力,常常將科研實踐中的案例融入教學中,聽他的課真是一種享受。” 廖強的博士何雪豐說。
在學生眼里,看上去親切隨和的老師們,在科研和教學中卻是不折不扣的 “完美主義者”。僅有幾名研究生參與的小組討論會開上5、6個小時是常有的事,老師們對學生的研究進展總要打破砂鍋追問到底,絕不含糊每一個細節,務必幫他們理順研究思路,把握研究方向,糾正科研中的不良習慣,養成嚴謹的治學態度。誤了午飯時間,有時來不及吃飯便趕往課堂,準備下午的課程。
“聰明人要會尋找初露頭角的最前沿的方向,做最創新哪怕是很簡單的事情。”這是辛明道教授留給廖強的最珍貴的寄語,他將這句話送給了青年師生。