航空業(yè)是全球十大溫室氣體排放行業(yè)之一，如何進行零碳替代，一直困擾業(yè)界。盡管電動飛機有著廣泛潛力，但要應(yīng)用到商用飛機，目前還沒有能和燃油系統(tǒng)相提并論的動力系統(tǒng)。
為此，通過生物質(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。
在這個研究賽道中，剛剛回國不久的浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院教授李正龍，在美國橡樹嶺國家實驗室工作期間，經(jīng)過七年多的研究攻關(guān)，曾帶領(lǐng)團隊利用農(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關(guān)鍵技術(shù)，有關(guān)專利已實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓，團隊和公司合作加速產(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踐?！崩钫堈f。
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，還浪費了大量的資源。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，過去10年我國各類秸稈產(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，進而通過乙醇催化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)可再生航空燃油，李正龍團隊之前的研究集中在設(shè)計新型催化劑實現(xiàn)乙醇的高效轉(zhuǎn)化。
2015年，他就開始帶領(lǐng)團隊深耕乙醇轉(zhuǎn)化方面的研究，僅僅四年左右的時間，在2019年團隊開發(fā)了首個二代乙醇生產(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70%-100%，實現(xiàn)了從農(nóng)田到航空的技術(shù)革命。
“這項專利被領(lǐng)域內(nèi)知名可再生能源公司購買，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)建長鏈產(chǎn)物。
此后他帶領(lǐng)的團隊進一步攻關(guān)，開發(fā)了乙醇一步法生產(chǎn)6碳以上的長鏈烯烴的技術(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可能。
攻讀兩個博士學(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)化等各方面的問題，涉及生物系統(tǒng)工程、化學(xué)工程等多學(xué)科的知識。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)工程兩個方向的核心課，在4年左右的時間內(nèi)獲得了雙博士學(xué)位。博士畢業(yè)后在美國普渡大學(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，該研究對于解決航空運輸領(lǐng)域難碳減排的問題有著重要的貢獻。
在研究方向的選擇上，李正龍也堅定著自己的觀點——做研究眼光要放長遠，要堅持住自己認定的方向?！吧镔|(zhì)轉(zhuǎn)化制備液體燃料是國家在雙碳和能源領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，在這個領(lǐng)域中的深耕就是把知識儲備豐富，不斷推進技術(shù)創(chuàng)新?！?/p>
在短短幾年的時間里，李正龍和他的團隊在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得了多項技術(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，“這些都源于對研究方向的堅持，以及在研究中遇到難題時永不放棄，不斷尋找新的解決方法和思路?！?/p>
加盟浙大
新的征程迎接新的科學(xué)挑戰(zhàn)
2022年1月，他辭去橡樹嶺國家實驗室研究員職位后，歸國全職加盟浙大，希望在可再生航空燃油這個研究領(lǐng)域貢獻自己的一份力量，助力我國“雙碳”目標(biāo)的實現(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，農(nóng)業(yè)的廣闊舞臺也為我打開了新的研究視角。”對農(nóng)業(yè)的堅守，也是他對“雙碳”目標(biāo)的深沉思考?！稗r(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放是我國幾大排放源之一，是一個不容被忽視的領(lǐng)域?！彼硎荆稗r(nóng)業(yè)領(lǐng)域的減污降碳不但能減少農(nóng)業(yè)帶來的碳排放，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，需要靜下來很好地布局為未來而謀。”
談到為何選擇加盟浙江大學(xué)。李正龍說：“浙江大學(xué)學(xué)科齊全，學(xué)科交叉會聚氛圍濃厚，為我施展拳腳搭建了更大的舞臺?！彼麑⒁劳姓愦筠r(nóng)業(yè)工程學(xué)科的優(yōu)勢平臺，堅持用化工領(lǐng)域所積累的豐富知識和經(jīng)驗，扎實推進農(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。
“對于團隊的理解，我希望這是一個學(xué)術(shù)共同體?！崩钫堈J為，從技術(shù)角度要聯(lián)合攻關(guān)，從研究維度要給每個個體充分的空間，讓大家能夠有更加獨立、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驗團隊中，共同為心中的夢想而努力。
（記者：柯溢能 攝影：李棟 部分由受訪人提供）
