科學(xué)閃光者

　　破解燃“煤”之急的年輕人

　　小隱隱于野，大隱隱于市。

　　在大連市沙河口區(qū)，綠樹環(huán)繞的大花壇后，立著一塊“中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所”的門牌(以下簡(jiǎn)稱“大連化物所”)，將所區(qū)與城市的喧囂隔絕開(kāi)來(lái)。院內(nèi)是別有洞天，依山而行，山腳是催化基礎(chǔ)國(guó)重樓、能源基礎(chǔ)樓，山上可見(jiàn)化工樓、能源樓、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國(guó)重樓、生物技術(shù)樓等，蟬聲響徹，宿鳥幽鳴。

　　在新中國(guó)成立之初，大連化物所成功開(kāi)發(fā)了水煤氣合成液體燃料技術(shù)，為我國(guó)石油工業(yè)的恢復(fù)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，應(yīng)國(guó)家之所需，一代代科技創(chuàng)新成果從這里走出。催化科學(xué)先驅(qū)者之一的張大煜先生、化學(xué)激光的奠基人和開(kāi)拓者張存浩先生，以及20多位兩院院士先后“隱居”于此。

　　新時(shí)代，我國(guó)提出了加快綠色低碳科技發(fā)展的新命題。大連化物所新一輩的科學(xué)家們，組織實(shí)施“潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)，圍繞化石能源清潔高效利用、清潔能源多能互補(bǔ)與規(guī)模應(yīng)用和低碳化多能融合戰(zhàn)略三條主線，集合了中科院20多家能源領(lǐng)域研究所及大學(xué)優(yōu)勢(shì)研究力量，至今已突破55項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，完成29套工業(yè)示范裝置開(kāi)工建設(shè)，帶動(dòng)投資1500多億元。

　　他們從方寸實(shí)驗(yàn)室到萬(wàn)畝工廠，以能源技術(shù)革命推動(dòng)了能源革命。他們，是破解能源變革難題的新一代。

　　燃“煤”之急

　　一個(gè)人最大的幸運(yùn)，莫過(guò)于在他年富力強(qiáng)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了自己的使命。

　　1999年，大連化物所研究員丁云杰在30多歲時(shí)就找到了自己的使命。那一年，他擔(dān)任了碳化學(xué)與精細(xì)化工催化研究組組長(zhǎng)，從事合成氣轉(zhuǎn)化和精細(xì)化工催化等領(lǐng)域的研究。

　　在此之前很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們對(duì)我國(guó)能源的印象還停留在石油大會(huì)戰(zhàn)的盛況。以“鐵人”王進(jìn)喜為代表的大慶油田工人們，喊著口號(hào)，“寧肯少活20年，拼命也要拿下大油田”。這一代人用鐵人精神，結(jié)束了“洋油”時(shí)代，基本實(shí)現(xiàn)自給。

　　“石油資源短缺，原油主要依靠進(jìn)口。我國(guó)存在‘富煤、貧油、少氣’的資源結(jié)構(gòu)，形成以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)?！敝袊?guó)工程院院士、大連化物所所長(zhǎng)劉中民說(shuō)。

　　面對(duì)這樣的國(guó)情，新一代科技工作者要打響一場(chǎng)可行的煤炭清潔利用的技術(shù)革命。丁云杰團(tuán)隊(duì)的“秘籍”是，掌握以鈷基催化劑和以其為核心的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“煤變油”的科技突破。

　　攀登科學(xué)高峰，從無(wú)捷徑可走。深夜11點(diǎn)之后，丁云杰辦公室的燈還常常亮著。“基礎(chǔ)研究的主要意義在于從大量研究信息中鑒別真?zhèn)?，獲取和理解基礎(chǔ)理論中的概念和精華?！倍≡平芨锌?，雖身處宏觀世界，但要把研究視野鉆進(jìn)微觀世界，從原子、分子水平上理解化學(xué)反應(yīng)。

　　其中的技術(shù)難題常人難以理解。用1992出生的青年科研人員趙子昂的說(shuō)法是，這是一項(xiàng)能源轉(zhuǎn)化研究，能夠化解國(guó)外對(duì)石油封鎖的危機(jī)。這項(xiàng)研究從實(shí)驗(yàn)小試、中試再到工業(yè)化已歷經(jīng)20年。

　　這足以跨越一個(gè)科學(xué)家的中青年時(shí)代。

　　科學(xué)接力

　　破解燃“煤”之急的難題，需要幾代人的接力。

　　1999年，潘秀蓮赴德國(guó)弗朗和費(fèi)界面工程與生物技術(shù)研究所，開(kāi)展無(wú)機(jī)氧化物膜和金屬膜的制備和催化研究工作，4年后完成博士后工作，她回到大連化物所，加入包信和院士團(tuán)隊(duì)。在這場(chǎng)能源技術(shù)革命中，他們走出了一條合成氣制烯烴的能源技術(shù)創(chuàng)新之路。

　　2007年，他們就提出采用雙功能耦合催化劑體系，探索合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的構(gòu)想。這是一個(gè)讓人激動(dòng)萬(wàn)分的科學(xué)構(gòu)想，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)工藝路線是一個(gè)顛覆性變革，對(duì)我國(guó)能源安全戰(zhàn)略也具有深遠(yuǎn)意義。

　　這項(xiàng)研究，耗時(shí)近10年。

　　其間，團(tuán)隊(duì)憋著勁向著最初的構(gòu)想進(jìn)發(fā)，探索路上充滿各種挑戰(zhàn)和困難。在團(tuán)隊(duì)不懈努力下，終于開(kāi)創(chuàng)了煤基合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的新途徑。就像包信和院士說(shuō)的那樣：“科學(xué)研究，只要方向?qū)?，就不怕路途遙遠(yuǎn)。只要堅(jiān)持，再冷的板凳也能坐熱?！?/p>

　　2016年3月，《科學(xué)》雜志發(fā)表了這一研究成果，并同時(shí)發(fā)表了一篇以“令人驚奇的選擇性”為題的專家評(píng)述文章。專家稱，這一原理上的突破“將帶來(lái)工業(yè)上的巨大競(jìng)爭(zhēng)力”。

　　一位從事費(fèi)-托制烯烴技術(shù)研究20多年的德國(guó)專家聽(tīng)聞后，沮喪地說(shuō)：“這個(gè)點(diǎn)子為什么不是我們先想到的？”

　　包信和自豪回應(yīng)：“這一次也該輪到我們了。”

　　這期間，團(tuán)隊(duì)在該研究方向上，除了申報(bào)多件中國(guó)發(fā)明專利和國(guó)際PCT專利外，沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表一篇相關(guān)研究的文章。

　　“功成不必在我”是難得的科研胸懷。

　　大連化物所的科學(xué)家們展開(kāi)了一代代的科學(xué)接力，研究所的前輩中流傳著這樣一句話：作為“國(guó)家隊(duì)”“國(guó)家人”，心系“國(guó)家事”，肩扛“國(guó)家責(zé)”。

　　推向工業(yè)化

　　從榆林機(jī)場(chǎng)驅(qū)車兩個(gè)小時(shí)才能到達(dá)合作的化工廠，從2019年開(kāi)始，戴著安全帽，身著灰白色工裝，潘秀蓮，這個(gè)身形瘦小的女科學(xué)家?guī)е鴪F(tuán)隊(duì)往返于大連和榆林工廠之間，2020年一年之中有一半的時(shí)間住在這里，和技術(shù)人員、工人們一起“蹲守”在工廠，從催化劑裝填，到現(xiàn)場(chǎng)各種試驗(yàn)方案，不斷討論研究。

　　2019年，全球首套煤經(jīng)合成氣直接轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的千噸級(jí)工業(yè)試驗(yàn)裝置順利建成，9月份單反應(yīng)器試車一次投料成功。2020年9月完成了全流程工業(yè)試驗(yàn)。

　　破解煤化工能源變革難題，就不能讓成果“躺”在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。

　　有些年輕人不能理解，“為什么院士如此厲害了，還比年輕人更努力?！痹趯?shí)驗(yàn)室里，他常常在深夜還能看到包信和。潘秀蓮研究員除了出差，幾乎大部分時(shí)間都在實(shí)驗(yàn)室，改論文到深夜甚至凌晨是家常便飯，第二天早上又早早出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室。在這里，沒(méi)有“996”“007”的概念。他們一直在思考：基礎(chǔ)研究如何突破？基礎(chǔ)研究取得突破后，他們又在思考如何推向應(yīng)用。

　　一處化工廠的裝備架上，高掛著一條橫幅：創(chuàng)新引領(lǐng)科教報(bào)國(guó)，產(chǎn)研融合高端發(fā)展。

　　大連化物所研究員朱何俊深有感觸，“身為國(guó)家隊(duì)，唯有瞄準(zhǔn)難題，迎難而上，在工業(yè)化上實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，才能稱之為真正的國(guó)家隊(duì)?！?/p>

　　他曾帶領(lǐng)青年科研人員，前往榆林另一個(gè)化工廠展開(kāi)工業(yè)化試驗(yàn)。榆林的冬天，室外零下二三十?dāng)z氏度，半夜開(kāi)車返回住所，車窗上結(jié)了一層冰。

　　困難在現(xiàn)實(shí)中被放大。在實(shí)驗(yàn)室，他們展開(kāi)試驗(yàn)需要1000多個(gè)小時(shí)，當(dāng)催化劑轉(zhuǎn)運(yùn)到工廠，試驗(yàn)時(shí)間則要延長(zhǎng)到8000多個(gè)小時(shí)。

　　催化劑一旦達(dá)不到指標(biāo)，丁云杰、朱何俊就要帶著團(tuán)隊(duì)分析溫度、壓力、工藝參數(shù)。團(tuán)隊(duì)四五個(gè)研究人員跟著工人們爬到裝置上，鉆到反應(yīng)器里查找問(wèn)題。最終，他們歷時(shí)近一年，成功實(shí)現(xiàn)催化劑放大生產(chǎn)。

　　2020年，新一代煤制油技術(shù)的炭載鈷基漿態(tài)床合成氣制油示范裝置實(shí)現(xiàn)100%負(fù)荷運(yùn)行。今年5月，鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　急國(guó)家所急

　　昔日，時(shí)任東北科學(xué)研究所大連分所副所長(zhǎng)張大煜，在1950年時(shí)大刀闊斧地開(kāi)始重組改革，面對(duì)國(guó)家的石油危機(jī)，毅然將石油研究作為研究所首要的科研方向。

　　昔日，身在美國(guó)的張存浩回國(guó)，跟隨張大煜連夜乘坐火車來(lái)到大連。當(dāng)時(shí)石油稀缺，水煤氣合成燃料技術(shù)勢(shì)在必行，卻遭遇種種挑戰(zhàn)。他們歷經(jīng)3個(gè)月，從流化床小試到中試，再到工業(yè)試驗(yàn)，油產(chǎn)量超過(guò)美國(guó)。此后張存浩3次轉(zhuǎn)變科研方向，他說(shuō)：“國(guó)家需要什么，我就做什么?！?/p>

　　新時(shí)代有了新的能源命題。

　　《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書指出，要全面推進(jìn)能源消費(fèi)方式變革，構(gòu)建多元清潔的能源供應(yīng)體系，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷深化能源體制改革……

　　中科院領(lǐng)命出征：到2025年，突破化石能源、可再生能源、核能、碳匯等關(guān)鍵技術(shù)；推進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)低碳技術(shù)綜合示范，支撐產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。

　　歷經(jīng)數(shù)十年的努力，劉中民院士團(tuán)隊(duì)于2006年合作完成了世界首次工業(yè)性試驗(yàn)，成功開(kāi)發(fā)了甲醇制取低碳烯烴(DMTO)成套工業(yè)化技術(shù)，之后還實(shí)現(xiàn)了世界首次煤制烯烴工業(yè)化應(yīng)用“零”的突破，為我國(guó)烯烴產(chǎn)業(yè)發(fā)展開(kāi)辟了一條新的重要途徑。

　　國(guó)家所急就是科學(xué)所急。丁云杰在團(tuán)隊(duì)里定下了兩項(xiàng)課題標(biāo)準(zhǔn)：一要做國(guó)家所急需的技術(shù)；二要做國(guó)外已有但對(duì)我國(guó)封鎖的技術(shù)。這兩條標(biāo)準(zhǔn)影響著一屆屆年輕人的科研方向。包信和也常常提醒年輕人，不要一味地追熱點(diǎn)，不可唯論文，要心懷“國(guó)之大者”，瞄準(zhǔn)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求中卡脖子難題，要有坐冷板凳的決心，肯下苦功夫，做出對(duì)國(guó)家有貢獻(xiàn)的代表性研究成果。

　　現(xiàn)在，一批批80后90后浸潤(rùn)在此，他們?cè)谶@里自由生長(zhǎng)，努力破解煤化工能源難題。

　　進(jìn)出之間，每一個(gè)人都能看到時(shí)任中科院院長(zhǎng)郭沫若所題字的院牌——中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所。另一段故事是，郭沫若曾到大連化物所考察，提筆寫下《水調(diào)歌頭》，以示嘉勉，其下闋云：出成果，驅(qū)虎豹，御熊羆。趕超任務(wù)，重?fù)?dān)爭(zhēng)挑樂(lè)莫支。攻破尖端堡壘，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)，接力把山移。永蓄愚公志，長(zhǎng)頌冬云詩(shī)。

　　半個(gè)多世紀(jì)過(guò)去了，從科教救國(guó)到科教興國(guó)，這里的科學(xué)家精神永不落幕。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)見(jiàn)習(xí)記者 楊潔 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)