鍋碗瓢盆里的高精尖:一株植物在神奇實驗室的“七十二變”
借助科技的力量,科研人員在重點實驗室變成了“魔術師”。植物在這里也有了巨大的潛能。
他們將淀粉、纖維素、半纖維素、木質素、油脂、蛋白質等生物質原料變成工業(yè)用品;變成交通、通訊必需品;變成住房、食安鏈條中的一部分……在產業(yè)鏈成型過程中,一項項國家級大獎就此誕生。
一小撮不起眼的淀粉可以變成什么?在齊魯工業(yè)大學(山東省科學院)生物基材料與綠色造紙國家重點實驗室(以下簡稱重點實驗室),它經過中間平臺—基礎材料—二次化合物—中間體一系列讓人眼花繚亂的物理化學反應,可以變成工業(yè)用的潤滑劑、交通用的氧化劑,還可以變成彈性纖維、水化學品,或變成房屋的膠黏劑、樹脂等。
淀粉是生物質原料的一種。重點實驗室常務副主任孔凡功教授向科技日報記者強調:“這些只是生物質原料產業(yè)化鏈條的一部分。”
神奇的重點實驗室打造了淀粉的“七十二般變化”,而科學家們是變化背后的“操刀手”。在淀粉之外,他們將纖維素、半纖維素、木質素、油脂、蛋白質等生物質原料變成工業(yè)用品;變成交通、通訊必需品;變成住房、食安鏈條中的一部分……在產業(yè)鏈成型過程中,一項項國家級大獎就此誕生。
7月下旬,科技日報記者拜訪重點實驗室時發(fā)現,這里不僅孕育了一大批國家級大獎,更將一項項成果運用到國計民生中,成為支撐地方經濟高質量發(fā)展的新引擎。
一頭連著國計:助造紙業(yè)摘掉污染大戶帽子
貓瘟病毒檢測卡、微晶纖維電池隔膜、超級電容器紙、陶瓷纖維板……重點實驗室展廳里,上百種展品讓人眼花繚亂,每件高科技展品都有其過人之處,它們或進入航空航天領域施展拳腳,或用在工業(yè)領域一展雄風,或成為傳統(tǒng)產品的絕佳替代。
越過琳瑯滿目的展品,記者的目光落到了現場的數打紙張上。
小小一張紙,連接著國計與民生。數據顯示,我國是世界上第一造紙大國,紙和紙板產量已超過全球總產量的25%,已連續(xù)9年位居世界首位。
造紙不難,難在治污。污染是造紙業(yè)的“夢魘”,其工業(yè)廢水和COD(化學需氧量)排放量分別占全國工業(yè)排放總量的1/5和1/4。
前不久,重點實驗室學術委員會主任陳克復院士牽頭,多家單位參與研發(fā)的“制漿造紙清潔生產與水污染全過程控制關鍵技術及產業(yè)化”項目斬獲2019年度國家科技進步獎一等獎。記者了解到,該項目通過產學研用協(xié)同攻關的形式,瞄準造紙行業(yè)的主要污染環(huán)節(jié)發(fā)力,研發(fā)出造紙全流程清潔生產技術,助造紙業(yè)摘掉污染大戶的帽子。
“從綠色出發(fā),通過綠色方式,創(chuàng)造出綠色產品。”這句話成為重點實驗室對外輸出眾多重量級成果的共同價值遵循。
所謂生物質,是指自然界中通過土地、大氣、水、光合作用生長的各種有機體,可再生,乃至生生不息。近幾年,以生物質為源頭,延伸產業(yè)鏈,并最終替代傳統(tǒng)能源成為重點實驗室的追求。
雖貴為世界第一造紙大國,但我國木材資源匱乏卻是不爭的事實,利用常見的速生闊葉材資源、采用全流程綠色造紙技術,是解決造紙業(yè)發(fā)展瓶頸的有效途徑。重點實驗室主任陳嘉川教授團隊研發(fā)的酶促磨漿技術、酶促消潛技術、酶助漂白技術、酶精制紙漿技術等一系列制漿造紙酶催化綠色新技術,也奪得了國家技術發(fā)明獎二等獎。
值得注意的是,重點實驗室的研發(fā)成果并沒有束之高閣,而是保持了超高的成果轉化率,這源于其獨特的研發(fā)模式:一方面,作為國家重點實驗室,高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀科學家始終是其堅守的重要職責;另一方面,注重“生物基材料與綠色造紙”等接地氣的研發(fā),讓其在研發(fā)應用過程中,能納入企業(yè)合伙人,形成研發(fā)應用共同體。
一頭銜接民生:鍋碗瓢盆里藏著高精尖
重點實驗室展廳里的鍋碗瓢盆,從外表上看普通平常,但追溯它們的誕生過程則看點十足:這些鍋碗瓢盆以植物為源頭,通過一系列技術提煉、轉化而來。蘊含萬千的小物件雖不起眼,卻代表著未來科技的趨勢,凝結著科學家們的心血。
木糖醇、有機肥料、纖維素膜,貌似與造紙業(yè)風馬牛不相及,但卻是國內企業(yè)深耕造紙鏈條著力打造的產品。它們都是利用植物精煉技術提取,更是重點實驗室勠力打造的“王牌技術”。
記者在山東太陽紙業(yè)股份有限公司(以下簡稱太陽紙業(yè))采訪時,技術人員展示了兩張紙在水中的不同變化:將紙放到水里搖晃,其中一張基本保持原狀,另一張則迅速分解。技術人員介紹說,迅速分解的紙張沒有添加任何化學藥品。
可迅速分解的紙張是行業(yè)的高端產品。伴隨這種紙張下線的,還有從制漿廢液中提取的高附加值木糖和木糖醇。如果說傳統(tǒng)造紙業(yè)只是利用植物纖維中的纖維素成分,剩下的木素和半纖維素都作為廢液處理,如今,這些廢料搖身一變,成了盈利點。
記者了解到,如今,重點實驗室打造的植物精煉關鍵技術,是將造紙過程中的各種成分吃干榨凈,將半纖維素、木素、纖維素有機地分開,各取所用。
在山東龍力生物科技有限公司(以下簡稱龍力生物),技術人員從玉米芯、玉米秸稈等農業(yè)廢棄物中提取功能糖后,又在生物原料廢渣中提取出燃料乙醇,這一過程被國家發(fā)改委列入“國家高新技術示范工程”,提取物獲準供應石油系統(tǒng)。
無論是太陽紙業(yè)還是龍力生物,都是重點實驗室的成果轉化地。
借助科技的力量,科學家們變成了“魔術師”。在他們眼中,一株“植物”,甚至具備了制造萬物的潛能。沿著這個潛力深入挖掘,重點實驗室以植物資源為基礎研究,開展國際前沿生物質精煉技術研發(fā),產出了一批重大標志性成果,建立起全球領先的生物質技術體系,包括生物質乙醇、生物質汽油、木糖醇、綠色造紙等生物基產品方面的清潔生產技術研發(fā),以及實現植物資源高效高值利用。
不僅轉化成果,也在輸出CEO
在重點實驗室的走廊兩側,陳列著大約幾十個展板,每個展板都展示了一個人物。
山東晨鳴紙業(yè)集團(以下簡稱晨鳴集團)董事長陳洪國、山東華泰紙業(yè)股份有限公司(以下簡稱華泰集團)董事長李曉亮、山東世紀陽光紙業(yè)有限公司董事長王東興、山東恒聯(lián)投資集團有限公司董事長李瑞豐、國家新能源工程技術研究中心主任王建偉……他們的名字不同,卻都是中國造紙行業(yè)響當當的人物;而這些人也為擁有一個共同的身份而自豪:都是重點實驗室輸出的人才。
這也是重點實驗室獨有的“CEO現象”。
比如從制漿造紙專業(yè)走出去的陳洪國,歷任技術員、車間主任、副總經理、總經理,直至成為晨鳴集團黨委書記、董事長。在他的帶領下,晨鳴集團已成為全國最大的造紙企業(yè),世界紙業(yè)10強,中國企業(yè)500強。
為什么重點實驗室不僅能轉化成果,還輸出了眾多的CEO?
陳嘉川的答案是:在重點實驗室,無論是人才的培養(yǎng)還是科技成果的研發(fā),我們都強調要實實在在為工業(yè)應用、經濟建設服務。在人才培養(yǎng)、協(xié)同創(chuàng)新、科技成果轉化、對行業(yè)產業(yè)的支撐作用以及國際影響力這五項指標上,重點實驗室保持著持續(xù)的競爭力。
記者了解到,由于根植工業(yè),優(yōu)秀校友遍布各類制造企業(yè),得益于強大而高端的人脈關系,重點實驗室在科研成果轉化和校企合作上擁有得天獨厚的優(yōu)勢,并先后創(chuàng)造了與華泰集團、晨鳴集團、太陽紙業(yè)、龍力生物諸多校企合作的成功案例,諸多標志性的科研成果和重大關鍵技術發(fā)明成功轉化為生產力和經濟效益,實現了校企互惠共贏。
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