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潔凈透明的玻璃缸,碧綠的水草,幾條紅色的金魚正在自由自在地游弋……在南京工業大學校長喬旭教授領銜的綠色化工實驗室里,有2個金魚缸特別醒目。
“這養金魚的水一缸是自來水,另一缸是化工環保裝置處理后的凈化水。采用我們研發的環保前置型化工一體化集成技術與裝備,化工廠排出的凈化水也可以養金魚了。”喬旭介紹道。
這個暑假里,南京工業大學從校長到教授大多沒閑著,他們分批分組前往周邊的化工園區和企業,把綠色化工技術帶到產業轉型最迫切的地方。去年以來,該校推出江蘇省化工行業“會心聚力促升級”專項行動,把792項科技服務項目帶到企業、減少“三廢”排放近100萬噸;同時,學校近千名“新工科”化工人才被企業一搶而空,把產教融合落到了實處。
魚之有水 新產業召喚新工科
何謂“化工”?在自然萬物的生產過程中,一切基于化學反應的過程工業,都可被稱為“化工”。
“在世界化工的版圖里,中國是重要一極,扮演著新經濟高樓大廈的承重墻角色,既是主導,又是基礎。”喬旭告訴科技日報記者。
中國是世界第二大化學品生產國。相關資料顯示,2017年我國石化行業實現主營業務收入13.5萬億元;江蘇在全國排名第二,2017年化工企業共實現主營業務收入超過2萬億元。但是,我國仍稱不上化工強國,化工產業結構性矛盾突出,整體創新能力不足,而且面臨著巨大的資源、能源與生態環境保護的壓力。“談化色變”愈演愈烈,給化工發展帶來濃重的“霧霾”。
縱覽化工學科的全景圖不難發現,從量子層面的微觀尺度,到納米級別的介觀尺度,化工正在朝著全尺度、跨邊界和可持續發展方向延伸。其中,又以新材料、新能源、節能環保高端裝備等為代表,備受矚目。
“學科之于產業,如魚得水。魚兒離不開水,而沒有魚的水也是死水一潭。”喬旭認為,新化工教育范式有待變革與創新。面對中國的新化工產業雖然可能仍舊虛弱、但日趨龐大的身體,新化工教育這件衣服顯得不太合身。
新產業召喚新工科,新工科要匹配新產業。產業發展和工科教育的關系,就如同人和衣服的關系。穿衣服最基本的要求是合身。現在的問題是,身體長大了,但是衣服尺寸沒有跟上,即工科教育跟不上產業發展的步伐。一個壯碩的身體塞在不合身的小衣服里,無法行動,甚至需要“削足適履”。
喬旭認為,工程教育首先要做到“量體裁衣”。現階段,培育原創性成果、開發顛覆性技術、驅動化工產業轉型升級迫在眉睫,需要化工高等教育培養一批偉大的工程師。
三個面向 高校創新直驅社會經濟發展
近年來,高等院校學科門類越辦越多,如何彰顯個性、聚焦發展成為改革創新的重要目標。
“我們把定位放在首位,精準定位??找準坐標系和參照系,甚至是價值體系和話語體系,把‘面向工程、面向世界、面向未來’作為現階段培養人才的著眼點。”南京工業大學黨委書記芮鴻巖說。
在辦學中,南京工業大學實施“五通”,即橫向暢通、縱向貫通、中西融通、科教互通、社會聯通。“我們希望能打通任督二脈,強身健體,打出精彩,打出虎虎生氣。”喬旭如是說。
為了緊貼化工行業轉型發展,南京工業大學提出“三個面向”:即一個課題組面向一個大型企業,一個學院面向一個集團公司,一個學科面向一個行業產業。主動遴選產業關鍵需求與核心技術進行應對研究,與新經濟同呼吸共命運,緊緊扣住新產業革命的脈搏。
同時,該校以“A+B”雙機制為中樞,將高校運行機制與市場化運行機制相結合,對科技成果進行后續試驗和二次開發,打通從科技強到產業強的通道。
12月,來南京時,特地視察了南京工業大學研發的回收造紙制漿廢水治理技術。這項以膜技術的工藝,經流程處理后可達到純凈水標準,可循環利用或達標排放,不僅產生了極好的經濟與社會效益,而且成功地化解了社會矛盾。
在成功研發世界級技術基礎上,該膜科技團隊又先后衍生和孵化了30多家企業,形成了人才、學科、產業間的良性互動;支撐了學科發展,培養了一大批人才,成為該行業的領航者。
產教融合 助力化工產業綠色轉型
上世紀90年代,斯坦福大學巴里?M?特羅斯特教授提出化學反應的原子經濟學理論,引發了全球化學化工界的巨震。
但是,化工過程是大規模物質轉化過程,依據綠色化學原理并采用先進的化工過程技術,反應依然有副產物產生,最終成為工藝“三廢”。“有‘三廢’產生,并不等于產生的‘三廢’離開裝置后再治理。”喬旭認為,化工行業之所以飽受詬病,根源即在此。
依據這一理念,南京工業大學為化工行業轉型開出了一味“綠色處方”,即采用原子經濟反應工藝和過程強化技術,提高反應的轉化率和選擇性,大幅減少反應副產物的生成和排放,從而實現化工生產源頭綠色化。他們研發出了系列環保前置型化工一體化集成技術與裝備,并首先在特種羧酸酯等產品生產過程中實現“三廢”零排放。
“我們的項目共申請50余項發明專利,專利覆蓋了催化劑、反應精餾、‘三廢’處理等工藝源頭、過程和末端治理全流程。”實驗室骨干成員湯吉海教授說。目前,該項成果已實現產業化,在南京托普化工科技有限公司建成了5000噸/年羧酸叔丁酯裝置、2000噸/年烷氧基丙酸酯中試裝置,相關技術還推廣到全國10多個廠家。
為了從根本上解決化工行業“有毒有害”的負面形象,南京工業大學在技術、產品、工藝、管理、業態、理念等領域幫助企業全方位、多層次創新。2017年3月,南京工業大學主動發揮科教優勢和化工學科特色,推出江蘇省化工行業“會心聚力促升級”專項行動,以幫助有關化工園區、企業解決轉型發展的難題。
專項行動開展以來,南京工業大學先后走進了十個化工園區、服務了三百多家化工企業、輸送化工人才近千名、簽訂項目合同總數達792項,減少“三廢”排放近100萬噸、取得經濟效益近億元。膜科技團隊研發的“全球首套制漿造紙廢水零排放成套工藝”推廣應用到亞洲最大的紙業公司APP集團和中國最大的紙業公司玖龍紙業;化工過程強化技術團隊研發出制備成本低、抗毒性強的稀土基非貴金屬整體式催化劑,在中國石化揚子石油化工有限公司得到應用;綠色化工團隊開發的環保化工一體化集成技術實現產業化,分別在多家企業推廣利用。