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      中心新聞

      柴立元:為國治污

      撰稿人:李倫娥 婁夢瑤  來源:中國教育報  發布時間:2020-07-08


                        中國工程院院士、中南大學冶金與環境學院院長柴立元(前排中)及其團隊。


                                                    柴立元(中)指導學生做實驗。

      學的是冶金,但做的是冶金環境工程;崗位是大學教授,但許多時間是在礦山和車間;已功成名就成為院士,但“目前最操心的是技術推廣,是技術與工程應用無縫對接”……中南大學教授柴立元,在過去三十多年的學術人生中寫下很多個“但”,唯一的原因是:以國家的重大需求為己任。

      2013年11月,習近平總書記視察了他的實驗室;2019年11月,53歲的他,當選為中國工程院院士。

      組建新學科:從一張白紙到全國知名

      1985年,柴立元考入中南大學,當時學校還叫中南礦冶學院,“地(質)采(礦)選(礦)冶(金)”是學校的四大學科。10歲就沒了父親、家境貧寒的柴立元,來自江西偏遠鄉村的柴立元,以為學冶金就能淘到金的柴立元,懵里懵懂進了冶金系。

      這一讀就是12年,從本科到碩士、博士,再到做博士后,柴立元與冶金工程中的“稀貴金屬的提取和精煉”,整整杠了12年。

      以為這就是自己學術生涯的主攻方向,沒想到,1999年,以優異成績從日本訪學歸來的柴立元,受命組建具有冶金特色的環境工程學科。

      環境工程?對讀了12年冶金的柴立元來說,這完全是嶄新的學科,而冶金環境工程,更是環境科學、環境工程和冶金工程的交叉學科。中南大學冶金工程學科在全國名列前茅,但加上“環境”兩字,研究方向、研究團隊、實驗室建設……人財物全部是一張白紙。從何著手?能否不負厚望?柴立元感覺壓力山大。

      但是國家急需。我國是有色金屬生產大國,2018年產值已過6萬億元。有色金屬冶金生產過程往往伴隨著廢氣、廢水及固體廢物污染。過去由于產量不大,環境問題還不太突出,改革開放后,我國有色金屬工業飛速發展,污染問題日漸凸顯。記者查到一組權威數據:2018年有色金屬行業產生一般固體廢物4.8億噸,約占全國工業一般固廢產生量的14.7%,產生危險固廢721萬噸,占全國危廢產生量10%以上。組建冶金環境工程學科,刻不容緩。

      加上自己才3個人,這個專業怎么建?讀了一肚子書的柴立元,這個時候心里特別沒底。

      “那兩年我沒做一點兒科研?!被叵肫甬斈甑娜兆?,柴立元自己都不知道是怎么過來的。他說,當時滿腦子想的就是專業建設,就是建實驗室,就是搭平臺。也是年輕膽大,2001年,當時還只是冶金環境工程研究所所長的他,在導師、系主任張傳福教授的指導和幫助下,居然和同事們攢了個國際學術研討會——固體廢物污染控制及其資源化國際會議,“寫信封貼郵票”,居然也請來了來自加拿大、日本、韓國、南非、中國香港及內地的100多位專家學者,收到了上百篇論文,其中92篇正式結集出版。

      從1999年回國,到2004年國家環保部的工程技術中心落戶學校,同時拿到這個專業的博士點,再到2011年拿到科技部的國家重金屬污染防治工程技術研究中心,獲得三個國家科技獎二等獎……如今,學科師資隊伍已成為擁有25名教授的40多人的大團隊(包括國家重點領域創新團隊、教育部長江學者創新團隊以及首批全國黃大年式教師團隊),學科排名進入全球ESI前1%,整整20年,可以說,柴立元和同事們創下了奇跡。

      治污、治廢:“不成功就改行”

      學科建設的目的不僅僅是招學生,更不僅僅是發論文,更重要的是培養人才,是為經濟建設和社會發展服務。

      有色冶金環境工程,主要的任務是研究如何治理冶煉過程中的廢氣、廢水及固體廢物污染。而這“三廢”的治理,都必須到生產一線去?!暗敃r沒名氣,拿不到什么項目?!眻F隊成員閔小波教授說。

      那就自己找。

      原長沙鉻鹽廠倒閉后,有42噸鉻渣一直堆放著無法處理?!般t渣中的水溶性六價鉻被列為對人體危害最大的8種化學物質之一,是國際公認的3種致癌金屬物之一?!辈窳⒃榻B,而且鉻渣堆積占用了大量土地,也使土壤和地下水受到了嚴重污染。如果按傳統的“濕法”和“干法”兩種辦法處理鉻渣,需資金2.5億元,如果要治理已被污染的土地,至少還得10多億元。當時,全國各地現存的鉻渣達600萬噸,需要數百億元的治理費用。因此,鉻渣的治理一直困擾和阻礙我國鉻化工行業的發展。

      柴立元和團隊決定,就拿這個硬骨頭開刀!

      傳統的鉻渣治理,多是將其高溫處理,但如此大規模的堆積成山的鉻渣,如何加以高溫?顯然不現實。柴立元和他的同事們一次次往那個鉻渣山里跑,無數次觀察“山”里的情況。他們驚奇地發現,“毒山”里居然有植物頑強地生長!大家意識到,這個植物的生長土壤里一定有對付鉻渣的獨特物質。經過8年艱苦的研究,2005年,柴立元和他的“鉻渣生物解毒”課題組,終于從鉻渣堆埋場附近的淤泥中分離馴化出某菌株,首創了細菌直接解毒鉻渣并選擇性浸出回收鉻的方法,實現了鉻渣及堆場土壤的低成本高效治理。

      鉻渣的成功治理,讓柴立元團隊積累了經驗,也在業內漸漸有了名氣。國有大型企業湖南省水口山有色金屬有限公司找上門來了,請他們治理含鈹廢水。我國最大的鉛鋅聯合冶煉企業株冶集團找上門來了,“這桶廢水處理不好,株冶廠就沒救了”,企業負責人將柴立元團隊請到現場,拎來一桶冶煉煙氣洗滌廢水,對柴立元說。

      廢水,廢水,都是廢水!柴立元心情沉重。

      此前,處理這些工業廢水的方法,多是利用石灰中和沉淀廢水中的重金屬,但因廢水中重金屬濃度高、種類雜,石灰很難“抓住”全部重金屬離子,處理后的廢水不僅難以達到國家最新發布的排放標準,還會產生大量淤泥,且處理后的水基本難以再利用,企業很是頭疼。2010年,因生產過程中發生鉈泄漏,擁有5000多名員工的韶關某大型企業不得不停產,3萬噸廢水無法處理!

      “真的都是國家重大需求?!辈稍L時,柴立元一一向記者介紹這些項目。耳聞一件件重金屬污染事件的發生,看到一家家企業負責人期盼的眼神,柴立元深感自己作為一名科研人員的責任和使命。

      “傳統辦法只能‘抓住’一兩種重金屬離子,有沒有一種東西可同時‘抓住’多種呢?”柴立元團隊確立了處理廢水的思路:既要去除其中多種有害重金屬,又要可回收再利用。得益于處理鉻渣的經驗,團隊發現,微生物對重金屬有極大的“抓附”作用,且像有多只“手”一樣,可同時“抓住”多種有害重金屬。

      可是,能處理廢水的微生物哪里有呢?不知在陰溝里、淤泥里取樣多少回,也不知熬過了多少不眠之夜,更不知失敗了多少次,終于,柴立元和大家找到了一個理想的混合菌群?!澳繕司N找到了,再大量培養,做成藥劑?!遍h小波告訴記者,2005年,實驗室制劑完成。這個時候正好株冶找上門來,實驗室成果要真刀實槍地投入使用了,大家都很興奮。

      “我記得很清楚,2007年春節假期還沒過完,正月初八,柴老師就帶領我們進駐株冶?!备苯淌谕鯌c偉說,他當時還是研究生。

      這一待就是大半年。實驗室試驗的時候,制劑效果非常好,可當大規模使用時——當時株冶一天要排放14000立方米的廢水——菌群們就不“聽話”了。到底能不能成功?有人甚至有些動搖?!暗谝慌谝欢ㄒ蝽??!辈窳⒃纫斂傊笓]拿方案,又要做政委給大家打雞血。他和師生們用彩條布在廠房邊搭起了簡陋的“實驗室”,團隊十幾個人輪班守現場,日夜調試?!澳菤馕?,熏死個人,眼睛睜不開,鼻涕直流,喉嚨難受?!辈窳⒃f自己無法形容那刺鼻的臭味,只記得當時一名年輕的女研究生,本來白凈的臉上沒幾天就長滿了疙瘩,柴立元自己也免疫力下降,吃了一年半的藥才調理好。

      “背水一戰?!碑敃r大家都鉚著一股勁兒,“不成功就改行”,他們甚至不給自己留退路。

      終于,他們成功了,這套后來命名為“重金屬廢水生物制劑法深度處理技術”的方案,讓株冶重獲生機。如今,這項技術已成功應用于100多家大中型涉重金屬企業的近200項工程,實現年處理重金屬廢水超過1億立方米,解決了有色冶煉清潔生產過程終端污染治理環節的重大工程難題,成為行業標桿。2011年,這項技術摘得國家技術發明二等獎。

      接下來幾年,柴立元團隊陸續攻克一個又一個“治廢”難題?!吧镏苿┨幚砗攺U水新技術”“選—冶聯合清潔煉鋅技術”“含重金屬低濃度二氧化硫煙塵凈化回收技術”等10多項先進適用工程化技術相繼研發成功,基本形成了有色冶煉行業的重金屬污染防治技術體系?!坝猩睙捄楣虖U治理與清潔利用技術”“冶煉多金屬廢酸資源化治理關鍵技術”還分別獲得2014年度國家科技進步二等獎和2018年度國家技術發明二等獎。

      發明不斷,獲獎多多,可柴立元還是高興不起來。為什么?因為技術推廣太難了。治理重金屬污染的生物藥劑,企業使用起來是以噸為單位,在生產車間使用時還得有相應的裝備系統。還沒開始治污,還不知效果如何,就要掏一大筆錢,企業一般都有些猶豫。為解決這個問題,柴立元又領著團隊發明了一個類似大集裝箱的移動式裝備系統,可處理20多種廢水、廢氣、廢渣,企業有需要,大貨車裝上這個“集裝箱”就能“開戰”。曾經有家企業,任柴立元團隊如何反復宣講技術,就是不信。團隊將這個大“集裝箱”拖到現場,7天之后,效果出來了,企業心服口服,用上了他們的技術?!暗扔谑瞧髽I看到了活生生的可研報告?!遍h小波說。

      2010年北江鉈污染治理、2012年廣西龍江鎘污染治理、2013年廣西賀江鉈污染治理……團隊都是拉著這個大“集裝箱”解危的?!?9個省份的200多家大中型企業用上了我們的技術?!辈窳⒃f,每實施一個工程,他就在地圖上畫一面紅旗,“希望插遍全中國?!边@是采訪時他跟記者說得最多的一句話。

      甘當工作狂:“要搶時間,形勢逼人”

      2013年11月4日,是柴立元終生難忘的日子,這一天,習近平總書記到中南大學調研科技創新,來到了他所在的實驗室??倳泴Σ窳⒃獛ьI團隊刻苦攻關、勇于創新的精神給予高度贊許?!爱敃r我就在心里暗自承諾:請總書記放心,我們一定努力工作,研發出更多、更好的先進技術,為打造青山綠水作出我們應有的貢獻?!辈窳⒃f。

      “工作狂?!辈稍L中,幾乎所有的同事、學生,都是異口同聲地這樣評價柴立元?!八芯淇陬^禪,寧可少活10年,也要把這個事做好?!遍h小波說,柴老師是不要命地在干活。

      團隊剛成立時才3個人,柴立元領著大家既要搞學科建設,又要到企業四處找課題,一天24小時連軸轉。2001年做郴州治理砷污染項目時,團隊又接到水口山一家企業的請求,“又要上課,又要做科研,我們累慘了?!遍h小波說,他那時每周有兩次課,柴老師和團隊成員們在衡陽水口山、郴州項目點輪番跑,“稻草都睡過?!甭凡缓米?,閔小波又剛拿駕照,自己開車到這些企業磕磕絆絆要大半天,有時一個星期要跑兩三趟,累得話都不想說。

      “學到了堅持和拼命兩個詞?!崩钋嘀袷黔h工系的第二屆學生,2001年進校,后碩博連讀留校工作,她給記者講了個細節:2018年,柴立元剛在北京搞完一個答辯,又馬上回到長沙搞省里的答辯,在等候答辯的間隙,他靠在椅背上就睡著了。這一幕讓李青竹印象深刻,在老師榜樣力量的激勵下,年輕的李青竹今年破格升為教授。

      “等車候機睡著是常事?!遍h小波說,他印象最深的是無論坐火車還是飛機,柴立元永遠是卡著點走,有次到機場,算好時間應該來得及,但沒想到遇上修路臨時要改道,閔小波只好“把車開得像飛機一樣,飛起”。

      但一有工作,他又完全可以不睡。博士生彭寧回憶,2013年某天凌晨3點多鐘,他們在郴州一家企業的實驗有了大進展。大家第一時間發短信向柴立元報喜,沒想到幾秒鐘后,同學們就收到了老師的回復。博士生石巖,2010年剛來時寫了關于微生物治污的一些想法,“學冶金的老師能提多少建議”,他在心里還沒嘀咕完,柴立元的意見就來了,“工作狂,我們年輕人都搞不過他”。

      團隊的楊衛春老師則給記者講了這樣幾件小事:有次,柴立元上午到岳陽出差,下午2點就趕到教室給本科生上課,午飯都沒吃,而誰都知道,他的胃不好;2018年,柴立元搞一個材料到凌晨2點多鐘,發現實驗室有個房間燈還亮著,他硬是四處找人,直到把燈關了才離開。2019年國慶節,“七天假只休了一天。柴老師只讓我們看完閱兵式,就把團隊拉到瀏陽道吾山,讓我們閉關討論問題寫項目書?!睏钚l春“控訴”道。他說,自2009年加入團隊以來,幾乎從來就沒有寒暑假的概念,過年也最多休個五六天。

      但也正是因為這樣的“工作狂”模式,大家成長迅速,“感覺越來越有底氣了”。剛給株冶治理完廢水,企業又提出要求,希望治理廢酸?!拔覈鞘澜缫睙挼谝淮髧?,行業廢酸排放量每年高達2000萬立方米?!辈窳⒃榻B,廢酸高效治理與資源化是國際上行業公認的技術難題。綠水青山就是金山銀山,而冶金環境工程就是既要綠水青山,又要金山銀山?!拔覀兓耸畮啄?,才完成這個項目?!辈窳⒃f。如今,這項技術已在紫金礦業集團、五礦集團、寶武集團等國內十多家大型銅、鋅、鋼鐵冶煉企業工業化應用,與紫金集團海外項目簽訂合作協議在剛果(金)推廣。近三年共處理廢酸373萬立方米,減排危廢物體6.73萬噸。來自學??蒲刑幍慕y計表明,這些年來,柴立元團隊發明創新的10多項工程技術,累計至少創造了上百億元的經濟效益,社會與環境效益更是顯著。

      “要搶時間,形勢逼人啊?!庇浾呦虿窳⒃D述同事們的“控訴”,他回答說,團隊大,任務重,企業需求多,“不拼不行啊”?!拔依斫?,中南人的精神就是奮斗精神?!彼f,這些年,廣西龍江鎘污染,湖南婁底雙峰鉻污染,浙江臺州鉛污染……頻頻爆發的重金屬污染事件,已經嚴重破壞生態,危害群眾健康,引起國家的高度重視。隨著國家出臺重金屬污染防治規劃,在資源開發利用過程中防治重金屬污染,保護綠水青山,已經成為我國重大戰略需求。作為黨和人民培養的科技工作者,以國家重大需求為己任,義不容辭。為了總書記的囑托,為了一路走來大家的幫助,他必須成為“工作狂”。

      采訪中,柴立元一再述說著一路走來幫助過他和團隊的人們,述說著沒有改革開放的好政策,沒有國家的培養,當年的農村窮孩子不可能上大學做研究,更不可能成為院士。

      他說,自己的夢想是:全國規模以上有色冶金企業1600多家,能建起一個數據庫,從技術方面對企業全流程進行監管,從源頭上防治污染?!叭珖紵o污染了,我也就瞑目了?!迸c記者臨別時,他說。



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