生物质废弃物“魔法师”
时间：2021-01-29 08:06:04 来源：达达文档网 本文已影响 人 
陈冠益，博士，教授，天津大学环境科学与工程学院院长，教育部长江学者奖励计划特聘教授。现为中国石油和化学工业联合会生物基油气重点实验室主任、天津市生物质燃气燃油技术工程中心主任。2005年入选教育部新世纪优秀人才支持计划、获得霍英东教育基金会优秀青年教师基金，2011年入选天津市“131”创新型人才培养工程第一层次，2012年获得国务院政府特殊津贴，2013年获得宝钢教育基金会优秀教师奖，2014年获得长江学者特聘教授称号。
主要研究领域为生物质能高效利用技术与理论。围绕生物质热化学转化过程，系统开展了生物质超分子结构解聚机理、分级热解气化过程模拟、参数优化、焦油活性准则界定与释放机制的研究，解析了生物质燃气火焰结构与稳定性对后续燃烧的影响；创新提出磁性整体细胞催化体系制备生物柴油工艺、生物质全组分转化制备生物燃油，揭示了雾化甘油对生物质热解气化的促进作用机理、提高转化率、燃油收率和品质。
获得国家科技进步奖二等奖，高等学校科学研究科技进步奖二等奖，天津市科技进步奖一等奖、二等奖，环境保护科学技术奖二等奖；2010年获天津青年五四奖章称号，2009年获天津市改革开放30周年优秀留学回国人员称号；2015年获天津市中青年科技创新领军人才称号等。
专家简介：
“月亮在白莲花般的云朵里穿行，晚风吹来一阵阵快乐的歌声，我们坐在高高的谷堆旁边，听妈妈讲那过去的事情。”在许多人的儿时记忆中，农田中高高的谷堆里有着挥之不去的一抹乡愁。然而如今，这饱含乡愁的谷堆所产生的大量秸秆却成为空气污染的一大元凶。
据悉，我国每年产生农林废弃物约12亿吨，除还田、饲料等用途，仍有超过50%露天焚烧，导致了严重的环境污染和能量浪费。天津大学环境科学与工程学院院长陈冠益作为土生土长的农村娃，从小目睹了生物质废弃物焚烧给环境以及人们生活带来的巨大影响，能够成为一名“变废为宝”的“魔法师”是他从小的梦想。于是，他在生物质废弃物资源化领域钻研20余年，如今已在这一领域栽培下一片环保、节能的绿荫。
结缘生物质废弃物
炊烟中的记忆
1970年6月，陈冠益出生在江西省玉山县岩瑞镇宅前村徐村坞小组，一个尚属偏僻的小乡村。那里水源充足，却季节不均，通过乡亲们的勤劳作业，算得上是富产水稻之乡。
在陈冠益的记忆中，家乡稻米的口感一般，但是秸秆颇多。小时候，每家每户都会用稻秆作为燃料来炊事做饭，浓浓的黑烟与母亲偶尔的咳嗽声给儿时的陈冠益留下了深刻的印象。小时候，他的脑中便时常闪现念头：能否把稻秆烧得干净些、让火苗再旺些？
随着生活水平的提高，商品煤、燃气、煤气、液化气的使用日益广泛，人们对秸秆燃料的粗放式需求大大下降。同时由于秸秆集中收集处理的成本高，机械收割留茬较高，会影响下一季农作物的播种，因此村民普遍选择露天焚烧秸秆，既对环境造成了严重污染，也带来了一系列社会问题。
出于对农村的热爱以及儿时的那份执着，陈冠益对生物质废弃物的能源利用产生了浓厚的兴趣，并走上了致力于村镇生物质废弃物利用与环境保护的科研道路。1992年，年仅22岁的陈冠益进入浙江大学，拉开了硕士与博士学习的序幕。从1994开始，在导师岑可法院士的超前学术引领和谆谆教导下，陈冠益在浙江大学热能工程研究所开启了生物质废弃物利用的研究旅程。呼应儿时的丝丝灵感，陈冠益开始对秸秆热解技术进行研究，之后又对秸秆气化技术进行研究。
1998年博士毕业后，陈冠益选择去香港大学机械工程系做博士后，开展了地沟油利用与生物柴油技术的研究，并对地沟油的利用进行了一系列车用评估研究。1999年〜2003年，在家乡情结和为理想奋斗的驱使下，陈冠益远赴荷兰代尔夫特理工大学（TU Delft），成为高级研究人员，继续从事生物质气化等能源化利用技术的研究，并最终为解决传统的农林废弃物气化技术面临的困境，开发设计出两段式可控循环流化床气化技术，使生物质燃气热值显著提高，焦油浓度得到一定控制。
十余载攻坚克难
废物变宝物
2003年，陈冠益回国，并在天津大学环境学院任教授一职，至今一直执着于生物质热解气化多联产技术、生活垃圾能量高效利用与污染控制研究。十余年耕耘，陈冠益在这一领域打下了坚实的科研基础，也为后续成果的诞生铺垫了成功之路。
能源与环境问题属于国家可持续发展的两大战略问题。“十二五”乃至“十三五”期间，我国的一项重要任务都是培育和发展节能环保战略性新兴产业，其中包括以生物质废弃物为原料的生物质能源等。
生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物，包括农业废弃物、林业废弃物、生活废弃物、工业废弃物等。目前我国可收集利用的生物质资源总量巨大，每年约为10亿吨，其中可收集作为能源和资源的秸秆每年约为4亿多吨。
为减少生物质废弃物利用不当对环境造成的污染，回收宝贵的能量和资源，人们加大对生物质废弃物能源化的研究和利用，并由此获得一项新兴的产业而长期经营下去。目前生物质废弃物资源的利用技术主要包括燃气化利用技术、燃油化利用技术、发电供热利用技术、燃料化利用技术、肥料化利用技术、建材化利用技术、高值化利用技术等。虽然我国在生物质废弃物资源化技术的开发利用方面取得了一些成绩，但是与发达国家相比，我国还有很大的差距，在技术和推广层面还需要进一步加强需要与应用。
陈冠益说，我国生物质废弃物的能源化开发需要依靠科技进步。将生物质资源进行多联产开发利用，提高能量回收效率和资源利用率，同时使整个过程实现清洁生产和环境友好，从而实现增值，反哺生物柴油、燃料乙醇及生物质燃气等能源产品的开发，是发展趋势。
2016年1月8日，捷报传来，天津大学环境学院陈冠益团队联合其他6家单位开展的“农林废弃物清洁热解气化多联产关键技术与装备”研究成果在北京人民大会堂召开的2015年度国家科学技术奖励大会上，获得国家科技进步奖二等奖。这项历经十多年、先后得到国家科技部“863”计划、“973”计划、农业科技成果转化和国家自然科学基金、教育部项目、天津市项目等资助的科研成果也得到了国际专家的高度评价。
陈冠益说：“该获奖项目的关键词可归纳为‘清洁’‘高效’‘多联产’。”据他介绍，生物质废弃物在转化过程中会产生黑乎乎的焦油，导致二次污染，如含焦油和杂质的废水。该项目在秸秆气化炉中使焦油降低了85%以上，剩余的少量焦油，再由气化炉后的净化装置做进一步分离收集处理，对环境更友好。
陈冠益介绍，首先，项目相应的净化装置性能稳定，可操作性好，且经济成本低，让用户“用得起”。其次，该项目使农林废弃物尽可能地转化为产品，提高了资源和能源转化效率。再次，该项目能联产多种产物，生物质经热解气化后主要成为燃气，废渣可成为生态肥，液体可提炼成燃油，提高了综合经济效益。这一成果使诸如秸秆、玉米芯等农业废弃物，包括树枝、木屑、家具刨花等林业废弃物以及酒糟、药渣等工业废弃物，乃至村镇生活垃圾，都可以经过“热解气化”而变废为宝。
该成果已在全国部分省市进行了推广应用，建成了一批示范工程，用户群主要为农民和企业，燃气可用于家庭做饭、企业供热等，项目累计实现产值约10余亿元，累计利用农林废弃物800多万吨，显著改善了农村当地环境，促进了村镇经济，产生了巨大效益。
回首十余年攻关历程，陈冠益说，要感谢很多老师和朋友的帮助，特别感激自己的导师岑可法院士，是岑可法院士富有预见性的学术指引，将自己引导到从小就有情结的生物质废弃物利用研究的道路上，他才有了今天的成绩。
此外，这项重要成果的取得背后有一支优秀的科研团队在支持。生物质废弃物的转化利用和技术开发，需要多学科交叉协同的创新努力，因此陈冠益一直很注重团队建设，有意识从学科背景互补、年龄性别优化、团结协作精神等方面强化团队建设。目前，团队的专业背景涉及热能、环境、生物、化工、材料等领域，团队在生物质热解—气化技术、工程咨询、工艺优化、装备开发等方面具有扎实的实力与经验，可为我国这方面的技术开发与产业化推广做出贡献。
此外，团队的文体活动也很丰富，陈冠益经常强调，好的身体素质是实现优秀研究的重要保障。团队老师和学生在紧张的研究学习之余得到放松，同时更增加了团队凝聚力，渐渐地，团队成为一个敬业、团结、愉快的团队，能够取得如此丰硕的成果与这些因素密不可分。
二十载专注教研
永恒的责任
从孩提时代对利用秸秆燃烧炊事做饭充满好奇，少年时代羡慕用液化气做饭，成长时代哀叹用管道燃气做饭的遥不可及，教授时代悲叹秸秆露天焚烧的浪费和污染，陈冠益的人生和秸秆等生物质废弃物结下了不解之缘。
2003年回国后，陈冠益进入天津大学环境科学与工程学院，更加全身心地投入到生物质废弃物能源化和资源化的科研教学中。由于平时行政工作很忙，他只能加班加点对学术进行不懈地研究。学生们说晚上回寝室时，经常看到院长办公室的灯还亮着。
出于对学术研究的敬畏，陈冠益对实验研究、撰写研究论文格外精益求精，不敢有一丝一毫的夸大和松懈。他说：“虽然繁多的工作有时候压得我喘不过气来，但是只要能科学地分配时间，我还是能够胜任的，我也很享受这样的工作。”
近年来，陈冠益一直致力于生物质废弃物的清洁高效利用技术与理论研究，先后负责了国家自然科学基金重点项目、面上项目、国际合作项目，科技部重大基础研究专项前期研究项目、“863”“973”及支撑计划课题、霍英东优秀青年教师基金项目、教育部基金项目、天津市科技项目、中荷政府合作项目、欧盟研究项目等。
他先后入选教育部长江学者奖励计划特聘教授、国务院政府特殊津贴、教育部新世纪优秀人才资助计划、天津市“131”创新型人才工程第一层次，获得天津市改革开放30周年优秀留学回国人员称号；获得国家科技进步奖二等奖、天津市科技进步奖一等奖、教育部和环保部科技进步奖二等奖。
依托上述研究项目，陈冠益潜心研究，钻研教学，把研究的成果融入教学，把教学方法融入研究团队，获得国家教学成果二等奖、天津市教学成果一等奖，入选宝钢教育基金会优秀教师，负责的教学团队成为天津市优秀教学团队。
近年来，陈冠益发表学术论文累计150余篇，包括在行业内有影响力的SCI收录期刊论文近50篇，申请与授权专利近30项（含国际专利），出版专著5部。此外，他多次做教学改革报告，发表教育教学论文。在科研与教学的路上，陈冠益始终坚持教研相长，不偏废其一，这种态度也让他诞生了更多新的思路与火花。
作为我国生物质废弃物利用研究的代表和中青年科技领军人才，陈冠益说，他是出生于农村的孩子，对于农村与城镇的生物质废弃物利用与环境保护的责任感一直在驱使他、鞭策他，使他加倍努力，同时也清醒认识到，当前的生物质废弃物利用技术研究还有很多问题需要攻坚克难。因此，他希望生物质废弃物利用研究的人才队伍越来越强大，希望相关的产业化人才脱颖而出，为解决国家的重大需求、提高环境质量、实现经济社会的可持续发展做出重要贡献。
近年来，考虑到偏远地区，尤其西藏地区的艰苦性、复杂性和高原气候特殊性，人才更加短缺，更难以吸引人才，陈冠益毅然接受了西藏大学的邀请，背着一份沉甸甸的责任，结合天津大学的优势，与西藏大学共建一支研究和教学团队，为西藏地区的固体废弃物污染控制与资源化利用、牧区生活环境质量改善等开启新的学术旅程。
“农村出生，农村成长，我对农业废弃物充满了感情。研究农村废弃物利用，开拓村镇清洁能源，将是我心中永恒的责任。”将人生全部交付给生物质废弃物利用研究的陈冠益不知疲倦地在科研路上奔忙，哪里需要他，他便出现在哪里，在这份事业中，他快乐地耕耘着，也不断将希望播撒向他最热爱的土地。
