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航空業(yè)是全球十大溫室氣體排放行業(yè)之一，如何進(jìn)行零碳替代，一直困擾業(yè)界。盡管電動(dòng)飛機(jī)有著廣泛潛力，但要應(yīng)用到商用飛機(jī)，目前還沒(méi)有能和燃油系統(tǒng)相提并論的動(dòng)力系統(tǒng)。

為此，通過(guò)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)可再生航空燃油減少碳排放，成為當(dāng)前“綠色飛行”的可行路徑。

在這個(gè)研究賽道中，剛剛回國(guó)不久的浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院教授李正龍，在美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作期間，經(jīng)過(guò)七年多的研究攻關(guān)，曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用農(nóng)田中隨處可見的秸稈等生物質(zhì)，開發(fā)出新型生物基乙醇制可再生航空燃油等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有關(guān)專利已實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓，團(tuán)隊(duì)和公司合作加速產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

“我期待在航空碳減排領(lǐng)域做出更多新的探索實(shí)踐。”李正龍說(shuō)。 

從農(nóng)田到航空

秸稈如何變廢為寶

傳統(tǒng)的作物秸稈，常被作為農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒，直接排放到大氣中，不但污染空氣，還浪費(fèi)了大量的資源。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去10年我國(guó)各類秸稈產(chǎn)量年均8億噸左右，因焚燒每年產(chǎn)生約6000萬(wàn)噸的二氧化碳，若利用秸稈轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)液體燃料，產(chǎn)生的可再生航空燃油完全可以滿足我國(guó)民航所有的燃油需求。

這背后的資源高效利用，始于秸稈預(yù)處理發(fā)酵后產(chǎn)生乙醇，進(jìn)而通過(guò)乙醇催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)可再生航空燃油，李正龍團(tuán)隊(duì)之前的研究集中在設(shè)計(jì)新型催化劑實(shí)現(xiàn)乙醇的高效轉(zhuǎn)化。 

2015年，他就開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)深耕乙醇轉(zhuǎn)化方面的研究，僅僅四年左右的時(shí)間，在2019年團(tuán)隊(duì)開發(fā)了首個(gè)二代乙醇生產(chǎn)可再生航空燃油技術(shù)，突破了此前技術(shù)轉(zhuǎn)化過(guò)程復(fù)雜、成本高的難題，將乙醇轉(zhuǎn)化成本降低了40%左右，碳減排高達(dá)70%-100%，實(shí)現(xiàn)了從農(nóng)田到航空的技術(shù)革命。

“這項(xiàng)專利被領(lǐng)域內(nèi)知名可再生能源公司購(gòu)買，正在加速產(chǎn)業(yè)化。”李正龍介紹，在生物基乙醇催化轉(zhuǎn)化形成液體燃料中，碳是構(gòu)建液體燃料的骨架，而科研人員要做的就是研究如何高效地構(gòu)建長(zhǎng)鏈產(chǎn)物。

此后他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步攻關(guān)，開發(fā)了乙醇一步法生產(chǎn)6碳以上的長(zhǎng)鏈烯烴的技術(shù)，為乙醇更高效地生產(chǎn)可再生柴油、航油等液體燃料鋪就了更多的未來(lái)可能。

攻讀兩個(gè)博士學(xué)位

打下基礎(chǔ)攻關(guān)交叉學(xué)科的關(guān)鍵難題

生物質(zhì)的資源化利用需要考慮生物質(zhì)的收集、預(yù)處理、轉(zhuǎn)化等各方面的問(wèn)題，涉及生物系統(tǒng)工程、化學(xué)工程等多學(xué)科的知識(shí)。為此在海外攻讀博士學(xué)位期間，他先后學(xué)習(xí)了生物系統(tǒng)工程和化學(xué)工程兩個(gè)方向的核心課，在4年左右的時(shí)間內(nèi)獲得了雙博士學(xué)位。博士畢業(yè)后在美國(guó)普渡大學(xué)催化中心深入催化方面的研究，期望將催化領(lǐng)域的研究方法和思路更好地用于解決生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的難題。

他始終將目光瞄準(zhǔn)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化，工作初期就毅然地選擇了生物質(zhì)生產(chǎn)可再生航空燃油，該研究對(duì)于解決航空運(yùn)輸領(lǐng)域難碳減排的問(wèn)題有著重要的貢獻(xiàn)。

在研究方向的選擇上，李正龍也堅(jiān)定著自己的觀點(diǎn)——做研究眼光要放長(zhǎng)遠(yuǎn)，要堅(jiān)持住自己認(rèn)定的方向。“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備液體燃料是國(guó)家在雙碳和能源領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，在這個(gè)領(lǐng)域中的深耕就是把知識(shí)儲(chǔ)備豐富，不斷推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。”

在短短幾年的時(shí)間里，李正龍和他的團(tuán)隊(duì)在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新和突破，其中乙醇轉(zhuǎn)化技術(shù)受到業(yè)界幾十家公司的廣泛關(guān)注。李正龍說(shuō)，“這些都源于對(duì)研究方向的堅(jiān)持，以及在研究中遇到難題時(shí)永不放棄，不斷尋找新的解決方法和思路。”

加盟浙大

新的征程迎接新的科學(xué)挑戰(zhàn)

2022年1月，他辭去橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究員職位后，歸國(guó)全職加盟浙大，希望在可再生航空燃油這個(gè)研究領(lǐng)域貢獻(xiàn)自己的一份力量，助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

農(nóng)業(yè)給生產(chǎn)可再生航空燃油提供了大量的資源，除了秸稈等生物質(zhì)資源，還有畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的大量的廢棄物，李正龍繼續(xù)把目光瞄準(zhǔn)在這些農(nóng)業(yè)低碳資源的利用上。

“農(nóng)業(yè)是我審視雙碳戰(zhàn)略的出發(fā)點(diǎn)，農(nóng)業(yè)的廣闊舞臺(tái)也為我打開了新的研究視角。”對(duì)農(nóng)業(yè)的堅(jiān)守，也是他對(duì)“雙碳”目標(biāo)的深沉思考。“農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放是我國(guó)幾大排放源之一，是一個(gè)不容被忽視的領(lǐng)域。”他表示，“農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的減污降碳不但能減少農(nóng)業(yè)帶來(lái)的碳排放，還能給其它領(lǐng)域提供低碳原料解決碳減排難題。當(dāng)然這里面還有很多難題亟待解決，需要靜下來(lái)很好地布局為未來(lái)而謀。”

談到為何選擇加盟浙江大學(xué)。李正龍說(shuō)：“浙江大學(xué)學(xué)科齊全，學(xué)科交叉會(huì)聚氛圍濃厚，為我施展拳腳搭建了更大的舞臺(tái)。”他將依托浙大農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，堅(jiān)持用化工領(lǐng)域所積累的豐富知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，扎實(shí)推進(jìn)農(nóng)業(yè)低碳資源的利用，不斷攻克這類交叉性學(xué)科中間遇到的難題。

“對(duì)于團(tuán)隊(duì)的理解，我希望這是一個(gè)學(xué)術(shù)共同體。”李正龍認(rèn)為，從技術(shù)角度要聯(lián)合攻關(guān)，從研究維度要給每個(gè)個(gè)體充分的空間，讓大家能夠有更加獨(dú)立、更具活力的發(fā)展。他期待能有更多的年輕人加入到他的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)中，共同為心中的夢(mèng)想而努力。

（記者：柯溢能 攝影：李棟 部分由受訪人提供）