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山东教育:扎根大地 为地球“护肤” ——记全国先进工作者、中国石油大学(华东)教授田原宇
发布时间:2022-04-12 09:57:35点击数:字号:
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田原宇,中国石油大学(华东)化学工程学院教授、博士生导师,重质油国家重点实验室(华东)主任。享受国务院政府特殊津贴专家,国家有突出贡献中青年专家、百千万人才工程国家级人选。曾被评为全国先进工作者、中国煤炭行业科技创新人才、教育部新世纪优秀人才、全国石油和化工优秀科技工作者、山东省优秀共产党员、山东省先进生产工作者,获山东省青年科技奖、第五届全国发明创业奖、中国腐植酸行业突出科技贡献奖、中国石油和化学工业联合会青年突出科技贡献奖。2010年获国家科技进步二等奖,2021年获国家技术发明二等奖。


“我将积极响应习近平总书记的号召,带领团队进行科技创新,开展盐碱地等退化土壤可持续修复与利用,为保持耕地总量动态平衡、疏堵结合实施碳中和,保障国家粮食安全贡献力量。”

这是中国石油大学(华东)化学工程学院教授田原宇,作为“农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用”项目负责人在人民大会堂接受国家技术发明二等奖表彰时说出的目标。

20多年来,田原宇始终坚持“超前、创新、求真、为民”的思想,教书育人,砥砺创新,为实现“双碳”目标和乡村振兴贡献力量。

扎根大地做科研,为地球“护肤”

土壤,地球脆弱又珍贵的“皮肤”,是陆地所有生命之源,却面临着不断退化的危机。目前,我国高达55亿亩退化土壤如何修复,年产约13.5亿吨的农林废弃物如何高效利用,是两个世界级难题,也是挡在我国实现“双碳”目标和乡村振兴路上的两只“拦路虎”。

田原宇近20年来负责研究的“农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用”项目,能够同时降服两只“拦路虎”,变废为宝,为地球“护肤”。

该技术不仅取得了多项世界首创成果,还成功实现了工业化应用,3年来,系列产品已修复土壤面积1000万亩,新增经济效益38亿元,受到国家农业农村部青睐,正在全国推广应用。

田原宇极具创新思维和前瞻意识,他在研究中发现,大量农林废弃物因缺乏大规模高值利用技术,导致露天焚烧产生环境污染和资源浪费。但同时,数字巨大的退化土壤修复亟须国际公认的绿色高效土壤修复环境材料——腐植酸。能不能把二者创造性地结合起来?

对此,田原宇团队提出“快速热解过程控氧控灰”思路,首创农林废弃物自混合下行循环床快速热解成套技术,在国内外率先解决了高纯度高活性生物腐植酸高效制取难题。

“与国际上现存的多种生物质快速热解技术均以制取液体燃料不同,我们的快速热解制取腐植酸要求最大化保留氧以提高产品活性,大大降低生产成本。”田原宇介绍,该项目取得了多个突破,液体收率和氧含量高,实现了原料吃干榨净、过程无难处理的三废排放;活性官能团比现有腐植酸高3倍以上。

“该技术破解了我国优质矿源腐植酸资源匮乏的难题,为我国工农业生产和环境治理修复提供了优质廉价、高纯高活性腐植酸原料。”田原宇说。

为了早日实现科技成果转化,田原宇团队还发明了自混合下行循环床快速热解装备及系列专有关键设备,首次实现了农林废弃物制取高纯高活性生物腐植酸的工业化,为农林废弃物进行大宗高值利用创造了战略契机。

“我们的农林废弃物快速热解制取腐植酸工业化生产在世界上是唯一的,独此一家,别无分号。”田原宇自豪地说。

为了让研究成果从“实验室”尽快走向“生产车间”,他一年三分之二以上的时间都泡在实验室和工业现场。2012年,经过团队的努力,世界单套规模最大的20万吨/年工业化装置在位于黄河三角洲的东营市广饶县建成,装置一次开车成功,连续稳定经济运行。

“装置解决了影响生物质热解中的油中带灰、产品高含水、油气结焦堵塞和半焦载体异重返料等影响工业放大和长周期运行的十大难题,成果具有自主知识产权,达到国际领先水平。”中国工程院院士金涌、中国科学院院士费维扬作为评审专家对农林废弃物制取生物腐植酸新工艺和装置给予了高度评价。目前,已有5套利用团队工艺技术的装备投入运行,相关产能占全球生物质快速热解产能的80%以上。

“田老师时刻关注企业生产项目实施情况,时常前往生产一线细致了解生产情况,与工人交流,第一时间汇总生产过程中的问题,与企业共同商讨解决方案,推动项目落地实施。”课题团队的化学工程与技术专业2018级博士研究生李杰说,他多次与田原宇一同前往中试企业考察。

高效修复退化土壤,服务“三农”

当前碳中和背景下,退化土壤修复是任重道远、极具挑战性的世界性难题。污染退化土壤包括重金属污染、盐碱化、沙化等多种复杂类型,修复条件、要求和目标各不相同。

“腐植酸被称为土壤生态环境可持续发展的生命源泉,可以促进土壤中微生物生长,促进土壤团粒化,增加孔隙度等,并形成良好土壤环境,提高作物产量。”田原宇介绍,研究团队将化学工程、环境保护、农业等三大主要领域知识进行融合,用团队的生物腐植酸创制了重金属污染土壤修复剂、盐碱地改良剂、可降解腐植酸地膜等系列高值靶向腐植酸环境材料,攻克了污染退化土壤可持续修复的世界性难题。

团队首次提出了盐碱地生物腐植酸治理、生态可持续改良的新方法,从源头上解决了土壤盐碱化难题,土壤团粒量提高了130%以上、生物活性提高了30%以上,可实现当年改当年种当年收益,成本还不到其他成熟技术的30%。

“修复反应速度快、使用方便、成本低,无二次污染,一次修复、持续有效。”田原宇介绍。2013年以来,腐植酸盐碱土壤改良剂在山东、吉林和内蒙古等地进行了近10万亩盐碱地改良修复应用示范,成功种植玉米、竹柳、甜高粱和葡萄,土壤各项指标正常,增产效果显著。

“团队和企业合作生产的‘澳佳’含腐植酸复合肥料等产品应用到了莱西、平度等地的生姜、西红柿、花生、桃的生产中,提质增产效果非常好,其中生姜产量增加了1倍。”田原宇介绍。

田原宇团队利用靶向腐植酸修复剂对济南裕兴化工厂铬污染土壤和山东腾药危废公司含铬底泥进行处理,在国际上首次实现铬污染土壤修复技术的工业化。经国际通标公司检测,脱毒≥99.92%,修复后直接种植作物,长势良好,实现修复后即可种植,污染不反弹。

“农林废弃物快速热解创制腐植酸环境材料及其应用”项目授权发明专利38件,其中美国专利7件,涵盖工艺、核心装备和腐植酸环境材料,形成核心专利保护池,总体技术处于国际领先水平。

项目系列产品已在山东、吉林和甘肃等20多个省市示范和推广应用。近3年仅其中两家企业就新增产值3.95亿元、增收节支38.3亿元以上,社会和环境效益显著。

项目系列成果获2020年国家技术发明二等奖1项,山东省、中国石化联合会等一等奖4项,中国技术市场协会金桥奖1项,发表论文47篇、出版专著1本,起草行业/团体标准(意见征求稿)5项。

鉴于系列靶向腐植酸环境材料的显著成效,2019年中国石油大学(华东)成为与农业农村部耕地保护中心“全国净土行动”签订战略合作协议的首家高校,为推动生物质大宗清洁高效高值化利用和土壤绿色修复提供了强大的技术支撑,为我国“双碳”目标实现和乡村振兴作出了重要贡献。

教研相长学生成长,培育创新应用人才

田原宇非常注重学生创新思维和实践能力的培养,强调教学研的相互促进。他常说,作为一名合格的大学老师,不仅要掌握科技前沿的知识,还要结合现场生产实例,理顺所学专业在上下游产业链中的关系,并充分教授给学生。

结合当前现有产业需求与高校人才培养不匹配的现状,他积极探讨与企业共建产业化示范基地和校企共建实验室,先后与济南黄台煤气炉有限公司、山东蔚阳集团有限公司等企业共建实验室,共建实验室面积约1000平方米。研究生也可共享使用仪器设备和中试设备,优化了研究生培养条件,锻炼了学生解决实际问题的能力。田原宇还鼓励学生能够突破“大学”“科研院所”象牙塔限制,加入产业界的创新队伍。

“‘老师’二字蕴含品行和素质的底线,不仅要给学生传授知识,还要潜移默化地影响学生的做人做事。”

田原宇坚持立德树人,始终以坚定学生理想信念、厚植学生爱国主义情怀为指导,充分发挥课程、科研、实践、文化等方面的协同育人功能,注重引导学生树立为人民谋幸福、为民族谋复兴的使命感,强调培养学生的综合能力、创新思维以及敢于担当、艰苦奋斗的精神,教育学生坚定理想信念,志存高远,勇做担当民族复兴大任的时代新人。

在生活上,田原宇对学生的关心是有目共睹的,他竭尽全力为学生提供帮助、解决困难、答疑解惑。

例如,为帮助学生又快又好地迈出科研第一步,他坚持为新入学研究生举办学科讲座,通过邮件认真回答学生的每一个问题;作为学生的学业导师,他为科研萌新们提供学习指南和专业指导;鼓励学生提前进实验室,并为其提供细致的科研指导;节假日,组织留校研究生参加各种学术活动,关心学生生活。

田原宇对学生热情相待、毫无保留,想学生之所想,急学生之所急。无论学生在学习和生活中遇到什么困难,他总是像“大家长”一样第一时间出面帮忙解决。“田老师为人谦和,胸怀宽广,把我们当成自己的孩子。”博士研究生唐瑞源这样评价生活中的田原宇。

2008年6月,田原宇成为博士生导师,至今已经培养了18名博士研究生、80余名硕士研究生。他非常注重对学生的培养,学生的论文从开题到答辩,他都会认真修改许多遍。对学生培养,他严谨认真,不仅要求学生精通理论知识,还要求学生能够自己真正深入做应用研究,鼓励他们全方位发展。除了严格要求,他还以身作则,亲自带学生做实验、打磨设备,将严谨执着的治学精神潜移默化地传递给学生。

爱科研,爱师生。20多年来,田原宇专注于教学科研一线,一心扑在自己热爱的教育事业上,刻苦研究,潜心教学,培养了一大批能源领域的人才。

展望未来,田原宇希望通过自己的创新和育人,为国家和社会发展贡献更多的力量:“目前,全国已经有7个省市在建立碳交易市场,我们可以用高碳能源低碳化和生物固碳的方式实现工业反哺农业,为节能减排、建设低碳社会贡献一份力量。”

《山东教育》高教2022年1、2月刊

作者:王大勇 周天宇 杨相宜 吴尧

相关链接:齐鲁学人 | 扎根大地 为地球“护肤” ——记全国先进工作者、中国石油大学(华东)教授田原宇

【 作者:王大勇 周天宇 杨相宜 吴尧 来自:《山东教育》高教2022年1、2月刊  责任编辑:王程琳 审核:新闻中心总编室】

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