何鳴元：一位化學(xué)大師的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)

魏曉文

在上海華東師范大學(xué)美麗的校園里，與中國科學(xué)院院士何鳴元的幾次會面，綠色發(fā)展都是逃不開的話題。

他是我國知名的石油化工催化材料專家，但是在他眼里，面對人類社會的需求和發(fā)展，化學(xué)化工的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)是要在環(huán)境友好的前提下給人類提供燃料和化學(xué)品。因此，在我國實施“碳達峰”“碳中和”行動中，尋找并利用化學(xué)的新技術(shù)、新方法，減少或替代對人類社會有害的原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品，成了這位已經(jīng)年過八旬的科學(xué)家的堅守與奮斗。

一

喜歡化學(xué)科學(xué)的何鳴元，從青年時代就在坎坷與磨煉中成長。

1940年出生在蘇州的何鳴元，高中畢業(yè)報考清華大學(xué)，雖然成績優(yōu)異卻因家庭海外關(guān)系，與自己的目標(biāo)擦肩而過，進入了華東紡織工業(yè)學(xué)院。

1961年進入剛剛創(chuàng)建5年的石油科學(xué)研究院（中國石化石油化工科學(xué)研究院前身，以下簡稱“石科院”）工作，正想一展抱負，卻遇到了“五七”干校勞動和“文化大革命”運動，被下放“改造”、被批判。但即使在如此艱苦的條件下，他依舊完成了汽油的族組成、芳烴含量分析等色譜分析方法，繼而又將色譜分析和催化反應(yīng)過程結(jié)合起來，進入到更為重要的催化科研領(lǐng)域，開啟了一生為之殫精竭慮的研究事業(yè)。

機會總是留給有準(zhǔn)備的人。1980年國家公開選拔公派留學(xué)生，何鳴元經(jīng)過教育部組織的公開考試，以訪問學(xué)者的身份前往美國西北大學(xué)進行研究學(xué)習(xí)。兩年后，他轉(zhuǎn)到得克薩斯大學(xué)，繼續(xù)以訪問學(xué)者的身份進行催化化學(xué)相關(guān)研究。在這里，他一年竟然完成了5篇論文，并都在美國《催化雜志》等重要雜志上發(fā)表。

幾年的深造，何鳴元進入了催化化學(xué)的前沿陣地，對相關(guān)領(lǐng)域的有關(guān)課題已經(jīng)能夠應(yīng)付自如、游刃有余。

1984年的冬天，何鳴元歸國，繼續(xù)回到已經(jīng)從石油工業(yè)部劃轉(zhuǎn)到中國石油化工總公司的石科院，擔(dān)任基礎(chǔ)研究部主任。此時的石科院大咖云集，匯聚了中國科學(xué)院院士閔恩澤、陸婉珍等一大批業(yè)內(nèi)頂尖的專家學(xué)者。

于是，在一眾大師的帶領(lǐng)下，一位化學(xué)專家，帶領(lǐng)著一群博士、碩士研究生，開始了一次中國革命式的催化劑開發(fā)的長征，成長為又一位大師。

二

19世紀90年代，美國人MCAfee提出用催化劑來加工石油的方法，這一靈感決定了以后全世界的煉油技術(shù)的方向。

在化工領(lǐng)域，高溫高壓下的石油油氣組分通過催化劑的表面孔道，轉(zhuǎn)化成不同餾分或不同產(chǎn)品，這個過程全是分子結(jié)構(gòu)變化的過程，大分子變成小分子，分子之間不斷反應(yīng)和轉(zhuǎn)化，同時通過催化劑的作用，促進化學(xué)分子轉(zhuǎn)化的速度，并有選擇性地轉(zhuǎn)化成目標(biāo)產(chǎn)品。不同孔道結(jié)構(gòu)的分子篩，是制造催化劑的重要材料。

20世紀末期，化學(xué)工業(yè)、精細化學(xué)品制造、分離吸附等方面的技術(shù)高速發(fā)展，何鳴元的工作就是圍繞分子篩展開深入的研究。

何鳴元帶領(lǐng)團隊，從研究沉積稀土氧化物的解離和遷移入手，開發(fā)了新的高硅型分子篩及相應(yīng)的重油裂化催化劑，這種全新的Y型分子篩成為迄今為止工業(yè)中應(yīng)用最多的分子篩之一。

1993年，一種Y型分子篩催化劑被評為中國石化總公司發(fā)明一等獎，兩年后被評為國家技術(shù)發(fā)明二等獎。在其后的時間里，何鳴元又提出異晶導(dǎo)向的獨特的合成方法和新的水熱改性方法，開發(fā)了MFI型結(jié)構(gòu)的ZRP系列分子篩，其活性穩(wěn)定性和選擇性大幅度優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，不但出口到國外，而且有力地支持了催化裂解制烯烴等多項我國獨特技術(shù)的發(fā)展，催化裂解成套技術(shù)出口國外。ZRP系列分子篩在1995年被國家科委評為當(dāng)年中國十大科技成就之一。也是在同一年，55歲的何鳴元當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。

時代總會銘記對社會有貢獻的人。2019年10月，在第二十屆全國分子篩學(xué)術(shù)大會上，中國化學(xué)會向何鳴元頒發(fā)“中國分子篩終身成就獎”，認為其提出了選擇性氫轉(zhuǎn)移、超籠利用率、單分子及雙分子反應(yīng)競爭與協(xié)調(diào)等概念，為解決我國重油裂化、提高催化裂化汽油辛烷值、新標(biāo)準(zhǔn)汽油升級等技術(shù)難題作出了重要貢獻。

三

本刊記者最近一次與何鳴元院士的訪談，緣起于他20年前擔(dān)任石科院總工程師時負責(zé)攻關(guān)的一項任務(wù)——在極短的時間內(nèi)解決中國油品質(zhì)量升級的技術(shù)問題。

何鳴元回憶說，中國在2000年簽訂了《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》并正準(zhǔn)備加入WTO，積極履行國際環(huán)境保護協(xié)議，參照歐美標(biāo)準(zhǔn)和世界燃油規(guī)范，對燃油質(zhì)量提出了更高的要求。

成品油質(zhì)量升級不僅對原料質(zhì)量要求高，所需工藝更是“卡脖子”技術(shù)。禁止了傳統(tǒng)的生產(chǎn)車用含鉛汽油后，油品還必須解決降烯烴和保證辛烷值的矛盾。按照國外的模式生產(chǎn)清潔汽油，投資要數(shù)千億元人民幣。

從20世紀90年代末開始，何鳴元帶領(lǐng)石科院科研人員首先攻克了在降烯烴的同時增加異構(gòu)烷烴的反應(yīng)機理，僅僅用三個月時間就研制出相關(guān)催化劑；又組織和支持許友好等專家，成功研發(fā)了一套全新的工藝流程——多產(chǎn)異構(gòu)烷烴催化裂化工藝（英文名稱Maximizing Iso-Paraffins，簡稱為MIP工藝）。

這套全新的工藝不僅走出了一條符合我國國情的汽油質(zhì)量升級之路，同時也讓中國的油品生產(chǎn)技術(shù)第一次真正和世界的綠色化學(xué)概念接軌。

何鳴元研究化學(xué)，也始終在反思化學(xué)。他認為清潔燃料的生產(chǎn)，首當(dāng)其沖的依然是催化劑和催化過程的開發(fā)研究。

工業(yè)化的發(fā)展為人類提供了許多新型的物料，這些新物料大大改善了人們的物質(zhì)生活水平，同時也給人類造成了十分嚴重的污染。催化是化學(xué)工業(yè)的基石，但是在催化過程中傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)，也會帶來非常嚴重的污染。因此，國際上一些發(fā)達國家高度重視催化技術(shù)的發(fā)展與新型催化劑的研制，加速發(fā)展環(huán)境友好型催化過程，推動化學(xué)工業(yè)走向綠色化學(xué)。

2000年，國家關(guān)于基礎(chǔ)研究的重大計劃“973”項目——“石油煉制和基本有機化學(xué)品合成的綠色化學(xué)”立項，何鳴元被任命為該項目的首席科學(xué)家。就在當(dāng)年，他也離開了工作幾近40年的石科院，擔(dān)任華東師范大學(xué)化學(xué)系教授。他此后的人生，又開啟了一條站在專業(yè)領(lǐng)域最前沿，與世界最新思想偕行的體系創(chuàng)建之路。

四

位于上海市中心的華東師范大學(xué)是新中國成立后組建的第一所社會主義師范大學(xué)，處于國家“世界一流大學(xué)”建設(shè)高校A類行列。

2001年，何鳴元在華東師范大學(xué)化學(xué)系創(chuàng)建了中國首個離子液體化學(xué)研究中心，并擔(dān)任中心主任。他們的主要研究對象離子液體，是一個世界公認的綠色化學(xué)材料，同時他們還從事催化化學(xué)、化學(xué)工程、精細有機合成和材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究，開展一系列與綠色化學(xué)密切相關(guān)的前沿性工作。

在剛剛進入21世紀的中國，這是一個冷門學(xué)科，但何鳴元義無反顧地堅持了下來。

2003年，在上海市科委及學(xué)校的支持下，以原離子液體化學(xué)研究中心為主體，上海市正式批準(zhǔn)成立了綠色化學(xué)與化工過程綠色化上海市重點實驗室，何鳴元帶隊集中力量開展綠色化學(xué)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)。實驗室開發(fā)綠色化學(xué)反應(yīng)和合成路線，研制新的高效綠色催化劑及其他綠色功能材料，為從源頭上消除污染提供理論和實驗基礎(chǔ)。同時在上述研究基礎(chǔ)上，他們針對化工過程中的環(huán)境與資源問題，與上海市高橋石化、上海石化等單位緊密合作，開發(fā)綠色化工工藝和技術(shù)，實現(xiàn)化工過程綠色化，真正從源頭上消除污染。

也許技術(shù)突破的靈感可以來自于一瞬，但技術(shù)發(fā)展的路往往是漫長艱辛的。

10年堅持不懈的研究，50年研發(fā)經(jīng)驗的積累，2010年，在第15屆全國催化學(xué)術(shù)會議上，何鳴元以大會報告形式提出了自己和孫予罕、韓布興兩位教授共同研創(chuàng)的綠色碳科學(xué)概念，在業(yè)界引起震動。

70歲的何鳴元，在世界上開創(chuàng)了一項獨一無二的新體系理論。他指出碳是生命、社會和工業(yè)的關(guān)鍵元素，碳能源對人類社會可預(yù)見的未來極為重要，對我國的能源戰(zhàn)略也尤為重要。

“綠色催化是發(fā)展的方向，它是走向生態(tài)文明新時代，建設(shè)美麗中國的新路徑；更是實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國夢的重要內(nèi)容”，何鳴元說。

五

此后的10多年間，何鳴元的研究就聚焦于優(yōu)化含碳化合物的轉(zhuǎn)化以及與其相關(guān)的整個碳循環(huán)過程，包括碳資源加工、碳能利用、二氧化碳固定和碳循環(huán)，及其間碳化學(xué)鍵的演變等，來實現(xiàn)碳資源的高效利用和二氧化碳凈排放的最小化。

年過古稀的老人，在國內(nèi)積極倡導(dǎo)率先創(chuàng)建了由48位兩院院士以及多位高層次特聘教授匯集的綠色催化專家智庫，組成了國內(nèi)綠色催化領(lǐng)域最強大的科學(xué)家團隊。

這支頂級科學(xué)家團隊，入青海，進甘肅，開展綠色催化、清潔能源、新材料、煤化工、環(huán)境保護、稀土利用、鹽湖化工等領(lǐng)域的研究，“我們圍繞‘創(chuàng)新、開放、綠色、協(xié)調(diào)、共享的五大發(fā)展理念，重點要讓西部的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢。”何鳴元說。

由何鳴元帶隊的“院士青海行”活動和在甘肅天水舉行的“麥積山論壇”相繼展開，為青海和甘肅的產(chǎn)業(yè)勾畫了綠色發(fā)展新藍圖；“院士陜西行”活動則聚焦陜西的石油化工、煤化工及新材料產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型和綠色利用，為西部的發(fā)展起到積極的推動作用。

2019年，近80歲的何鳴元推動智庫啟動了《綠色催化專家智庫藍皮書》咨詢工作，目標(biāo)是評述綠色過程和制造領(lǐng)域的重點產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向，促進學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界創(chuàng)新發(fā)展，為西部地區(qū)產(chǎn)業(yè)綠色升級拓展思路。2022年，藍皮書的第一本《西部綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展評述》由蘭州大學(xué)出版社正式出版發(fā)行，書中不僅有對西部地區(qū)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的綜述和分析，還有構(gòu)建西部地區(qū)綠色發(fā)展體系的規(guī)劃和建議。

“下一步我們將以自己的科技優(yōu)勢，集中力量為西部綠色及可持續(xù)發(fā)展破難題，用智慧和力量使西部有綠水青山，更有金山銀山 。”83歲的何鳴元話語依舊鏗鏘有力。