物质学院再生能源研究团队背后的故事

ON2019-04-26文章来源 物质科学与技术学院/国际事务处CATEGORY新闻

本文翻译自《SPST Researchers Face Climate Change》原稿作者:Rebecca Kanthor(康瑞)

  

  中国气象局本月发布的《中国气候变化蓝皮书(2019)》表明,根据气候系统的综合观测和多项关键指标显示,气候系统变暖趋势仍将持续。蓝皮书指出,近20年是20世纪初以来的最暖时期,中国极端天气气候事件趋多趋强,气候风险水平呈上升趋势。此次发布的蓝皮书,旨在满足低碳、绿色和可持续发展的时代需求,科学推进应对气候变化、防灾减灾和生态文明建设。

  201810月,联合国下属的政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了引起举世哗然的气候变化特别报告,紧急警告全人类:全球需要即刻进行大规模二氧化碳减排,才有可能避免2040年左右因升温超过1.5摄氏度而造成的毁灭性后果。该报告验证了上海科技大学物质科学与技术学院林柏霖教授和硕士研究生一年级的陈安琪同学之前的研究结果。早在2018年初,他们在《细胞》的姐妹刊《焦耳》杂志上发表了一篇关于二氧化碳减排策略的论文中得到了类似的结论。记者就日益凸显的气候问题和被广泛关注的生态文明环保减排领域的科研成果,对林教授的项目组进行了专访。

  上海科技大学物质学院的科研工作者致力于从气候变化着手研究可再生能源技术。从传统能源到清洁能源,上科大的科研团队正竭尽所能唤起大众对于气候变化的认知并试图降低这一变化给环境带来的影响。在与林柏霖教授的共同研究中,陈安琪对气候和环境问题有了更深刻的认识:“全球变暖比我之前预想的情况更加严重。我希望我们的研究工作能让更多的研究人员和科技工作者意识到这个问题的严峻性。即使将全球大多数国家在《巴黎协定》中承诺的减排贡献全部落实到位,距离实现温控的目标还有一定差距。”陈安琪介绍,“我们的研究提供了电化学固定二氧化碳的简便系统的量化指标,可以作为决策者和科研人员进行相关战略规划和技术路线设计的客观依据和科学指导”,“我们发现,按照当前的二氧化碳排放速度,为实现2℃温控目标而设定的碳排放配额将很可能在20年内耗尽。然而,在得到特定还原产物的理论条件下,使用化石能源来驱动二氧化碳的电化学固定是可以实现减排的。”目前,基于论文中提出的量化评估模型,林柏霖教授和陈安琪同学仍在对二氧化碳减排方面做深入研究。

  IPCC特别报告的发布让陈安琪感到十分振奋,“我很高兴IPCC发表了类似的结论,这能够让更多人意识到全球变暖的严峻性。”在选修课和日常聊天中,当谈到气候变化的问题时,她都会积极地和同学、朋友们分享自己的研究发现。放眼全世界,气候变化和全球变暖现象影响着我们的日常生活,人为原因造成的气候变化与困扰全球的社会问题息息相关。

  林教授说,个人责任感是他研究的动力。“石油化工是我博士期间的研究领域”,“在那个时候,我慢慢了解到了石油化工的弊端。这就是为什么我认为我们必须要改变现状,回到问题产生的根源,即二氧化碳,它才是解决能源问题的关键。”他表示,“我们正在努力开发可以用于大幅减少二氧化碳排放的技术和策略,希望能为缓解全球变暖做出一些切实可行的贡献。”

  宁志军教授的研究领域是太阳能。他说:“我们正致力于开发新材料,一方面可以提高太阳能电池的效率,另一方可以降低成本,让每个人都能负担得起。”宁志军教授在博士期间攻读的是化学专业,研究太阳能电池材料的合成,目前仍在太阳能领域孜孜不倦地刻苦研究。“我们试图利用可再生能源替代传统燃料。我的团队正致力于合成高效光电转换材料、构建新的器件结构,进而提高太阳能电池效率。传统太阳能电池的成本仍然很高。”他说,“我们的核心目标是进一步提高效率,同时降低太阳能电池板的毒性。太阳能是一种几乎取之不竭的天然能源,如果我们能非常有效地利用好太阳能,我们就可以摆脱对任何其他传统燃料的依赖了。”

  李智教授的研究方向是开发可再生的化学工业原料。“目前工业中使用的化学原料大多数转化自石油,而石油的消耗是不可持续的。作为一个长期目标,我们正在研究如何利用生物质等可再生资源来代替石油,从而减少石油的消耗。这项工作是非常困难的,但是生物质作为化学品资源的丰富性和这些研究的潜在影响让人非常期待。比如,减少二氧化碳排放和增加社会可持续性等。”李教授在生物质转化领域的工作始于他的博士后研究阶段。“可再生资源研究在当时非常热门,因为油价涨得很高,而页岩气还没有被大规模开采。我的导师在催化领域业界颇有名气,他认为催化可以用来转化可再生资源,只是人们这个方向上的研究才刚刚起步,因此有很多新的问题亟待解决。在他的引导下,我加入到这个领域的研究中来。后来慢慢发现,自己对这些课题产生了很大的兴趣,而且这些内容与我以往的研究经历也有很多相关性,从此便一发不可收了。”

  物质学院的科研人员除了对研究本身感兴趣外,他们的最大愿望,还是希望通过自己的科研成果给全球环境的变化带来有益影响。“全球变暖是当前全人类面临的最大挑战,但问题是大多数人并没有正确理解这个问题。我们试图通过严格的定量研究来改变人们对全球变暖的态度,”林柏霖教授说,“但是目前,整个社会还没有准备好正视这个问题,希望这方面可以尽快改变。”

  “我对技术进步还是比较乐观的。技术进步可以引导民众行为向好的方向发展。”李智教授说。他这个学期在上海科技大学开设了《绿色化学》课程,希望激励更多学生投入可再生资源的研究当中。“与其通过硬性规定,强制民众去做某些事情(如节能减排),倒不如通过合适的技术顺其自然地让大家向这个方向转变。”

  林柏霖教授说:“科学家和工程师也只是在技术层面提出一些可能的解决方案,但是他们改变不了大众的想法。全球变暖是全人类都必须付出经济代价才能解决的普遍性问题。通过最前沿的研究,我们已经看到了人类自身处境非常糟糕,但是解决问题的过程中仍会遇到很多障碍。”他补充说,“我认为每个人都需要考虑他们自己能做什么,至少每个人的行动都能发挥点积极作用。但如果想彻底解决这个问题,我们要做的远远不止于此。”

  李智教授说,“我认为个体往往会忽视或低估自己行为的有效性,因为与规模庞大的工农业相比,个人的行为显得微不足道,而且毕竟还有许多人无法适应节能减排代替传统能源消耗的生活方式”。“这是一个很大的社会问题”,林教授补充道,“物质学院的科研人员认为中国在接纳可再生能源方面做得比较好。个人认为,问题主要在于传统能源的惯性太强。我们的星球正在面临如此巨大的风险,但很多人也许就会轻易放弃希望。我想自己一定会执着地坚持下去。生命虽然很短暂,但有时候你必须要坚持自己的个人价值观。毕竟,我们都需要为下一代留点希望。”

  李智表示,在这些研究中遇到的新化学问题和解决它们的过程不但让他感到非常愉快,更是让他保持前进动力的源泉。

  宁志军教授的态度非常乐观,他认为:“这项技术的发展非常迅速。从技术层面来看,科学界针对能源问题可以提供更好的解决方案,这也正是我们能做的。作为一名大学教授,我们有责任教育我们的学生们要积极改变他们的生活方式,鼓励他们树立节约能源的意识、实践更加经济环保的生活。从政策层面来看,我们仍然需要坚持不懈为此发声,让政府相关部门更多地关注可再生能源研发、应用的重要性。”

  陈安琪同学表示,她对未来同样充满希望:“我认为我们还有很多可以做的事情。即使留给我们的时间十分有限,但我始终相信‘事在人为’,我们要努力争取每一个改变现状的机会!”