據(jù)介紹，傳統(tǒng)的熱解氣化技術(shù)的燃?xì)饣手挥?5%，傳統(tǒng)厭氧發(fā)酵技術(shù)的燃?xì)饣手挥?5.7%，兩個(gè)技術(shù)協(xié)同起來以后的燃?xì)饣士梢愿哌_(dá)85%，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破。

第三個(gè)思考是熱化學(xué)法×生物法技術(shù)交叉的關(guān)鍵科學(xué)問題。現(xiàn)在已經(jīng)有一些企業(yè)在做這樣的嘗試，包括熱解氣化產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄟ^生物法進(jìn)行定向的制備，合成菌體蛋白或者生物乙醇等產(chǎn)物。要做的工作就是要解決其背后的關(guān)鍵科學(xué)問題，開發(fā)定向調(diào)控的秸稈和有機(jī)廢棄物氣化技術(shù)，調(diào)控氣體比例并降低氣體中的 有毒因子，為氣體發(fā)酵提供可靠的氣體來源。

第四個(gè)思考是聯(lián)產(chǎn)調(diào)控方法。因?yàn)樯镔|(zhì)本身的特點(diǎn)就是靈活多樣，產(chǎn)物特別多。以熱解氣化技術(shù)為例進(jìn)行解析，農(nóng)林廢棄物生活垃圾可以通過這個(gè)技術(shù)生成半焦、焦油和清潔燃?xì)獾热愔饕a(chǎn)品，然后通過對(duì)氣化過程精準(zhǔn)的控溫、限速、控氧，實(shí)現(xiàn)氣液固產(chǎn)率調(diào)控；通過原料預(yù)處理、源頭調(diào)配、以及氣化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)炭產(chǎn)品的品質(zhì)調(diào)控；通過氣化控溫、限時(shí)以及催化劑使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)焦油的精確控制。

第五個(gè)思考是使能系統(tǒng)再造。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉措m然在電能轉(zhuǎn)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)存在波動(dòng)性大、不穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)化產(chǎn)品單一，主要以電、熱、光為主。生物質(zhì)既是一種能源載體，也是一種能源的存在形式，因此，將已有的可再生能源，比如太陽(yáng)能、風(fēng)能、電能、地?zé)崮苄纬傻倪@種初級(jí)能量產(chǎn)物耦合到生物質(zhì)能上，可以實(shí)現(xiàn)能量向生物質(zhì)能的傳遞與儲(chǔ)存、能量品質(zhì)的提升，增強(qiáng)能源系統(tǒng)韌性。

這其中主要有兩個(gè)思路，一個(gè)是多場(chǎng)耦合使能系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的一次轉(zhuǎn)化（能量），用太陽(yáng)能或風(fēng)能強(qiáng)化生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程；一個(gè)是多場(chǎng)耦合使能系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的二次轉(zhuǎn)化（能質(zhì)），用太陽(yáng)能、風(fēng)能形成的電去強(qiáng)化生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品屬性。

第六個(gè)思考是仿生設(shè)計(jì)與材料思路。用白蟻、牛胃、海洋仿生或者人胃的思路來去優(yōu)化或者設(shè)計(jì)創(chuàng)新生物質(zhì)能源利用過程。比如研究須鯨如何獲取和轉(zhuǎn)化巨額能量，結(jié)合熱能、化學(xué)、生物、信息、材料、機(jī)械等多學(xué)科領(lǐng)域交叉的仿生技術(shù)思路，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的更高效的利用。

陳冠益教授帶頭，圍繞六大主要方向展開研究

李健介紹了他所在的研究團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的總體研究方向是以多源生物質(zhì)固廢為原料，基于熱解氣化為主，水熱、焚燒為輔的技術(shù)手段，開展環(huán)境、熱能、生物學(xué)科交叉創(chuàng)新研究。

該團(tuán)隊(duì)擁有雄厚的研究力量。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人是陳冠益教授，是天津商業(yè)大學(xué)的副校長(zhǎng)，天津大學(xué)/西藏大學(xué)教授，同時(shí)也是長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家萬人計(jì)劃領(lǐng)軍人才，IEA（國(guó)際能源署）生物質(zhì)氣化專題中國(guó)專家代表，ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織TC255委員會(huì)--生物質(zhì)燃?xì)猸h(huán)境與安全小組召集人。同時(shí)獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、第三屆全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先獎(jiǎng)、第九 屆僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、國(guó)際生物過程學(xué)會(huì)（IBA）的Pandey杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

顏蓓蓓教授是國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者，天津市青年科技獎(jiǎng)、天津市杰出青年基金獲得者。程占軍教授也是國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者。

陳冠益研究團(tuán)隊(duì)主要圍繞以下六個(gè)方向展開研究工作。

第一個(gè)研究方向是面向氫-肥聯(lián)產(chǎn)的溫和氣化。通過控制關(guān)鍵反應(yīng)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì)定向調(diào)控。 

第二個(gè)研究方向是基于厭氧發(fā)酵預(yù)處理的新型氣化。這是新型生物質(zhì)氣化技術(shù)思路，目前在這方面已經(jīng)做了五六年研究，取得了很好的效果。李健介紹，輕度發(fā)酵（可控預(yù)處理）能夠有效改善厭氧發(fā)酵剩余物的理化特性，通過梯度控制，制備可用于熱化學(xué)燃?xì)饣恼釉右骸Ｉ镔|(zhì)原料經(jīng)厭氧發(fā)酵微生物解聚后再進(jìn)入氣化過程可有效降低氣化焦油的產(chǎn)生。

第三個(gè)研究方向是面向焦油徹底在線脫除的焦油微波催化裂解。傳統(tǒng)的生物質(zhì)氣化面臨非常嚴(yán)重的焦油問題，容易形成堵塞管道，降低燃?xì)庑剩瑢?dǎo)致安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這樣的問題，研究團(tuán)隊(duì)專門研發(fā)微波裝備脫除焦油，焦油脫除效率高于93.77%。充分發(fā)揮微波效應(yīng)（等離子體）、熱效應(yīng)和金屬催化效應(yīng)協(xié)同作用，改變焦油裂解路徑，抑制積碳生成。同時(shí)團(tuán)隊(duì)也研發(fā)了一系列裝備，取得了很好的效果。

第四個(gè)研究方向是面向多源工業(yè)有機(jī)固廢的熱解技術(shù)。主要是工業(yè)有機(jī)固廢（油泥、廢輪胎，合成漿等）的熱解氣化，工業(yè)有機(jī)固廢無機(jī)組分含量高，處理過程環(huán)保要求高，熱解氣化可實(shí)現(xiàn)對(duì)此類垃圾的有效減量、資源化利用以及污染控制。

第五個(gè)研究方向是熱解、氣化、燃燒過程模擬。這方面分為三個(gè)層次，首先是對(duì)于反應(yīng)過程的機(jī)理方面的解析，團(tuán)隊(duì)擁有比較領(lǐng)先的監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)，即同步輻射光電機(jī)質(zhì)樸分析技術(shù)。結(jié)合對(duì)于反應(yīng)路徑的構(gòu)建，以及反應(yīng)過程中各種能量的計(jì)算形成了對(duì)路徑的模擬，再用這樣的模擬對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行預(yù)測(cè)。這個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物的預(yù)測(cè)可以用在內(nèi)燃機(jī)燃燒過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、熄滅、火焰?zhèn)鞑ヒ约拔廴疚锏目刂坪歪尫拧?/p>

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了低品質(zhì)燃?xì)獾臒o焰燃燒模擬，氣化燃?xì)饨M分復(fù)雜、熱值低、且含雜質(zhì)，造成點(diǎn)火困難、燃燒不穩(wěn)定、污染物不易控制。團(tuán)隊(duì)研發(fā)了無焰燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低熱值，低品位氣的高效清潔燃燒。

團(tuán)隊(duì)還對(duì)生物質(zhì)熱解氣化進(jìn)行了反向模擬設(shè)計(jì)，對(duì)于輸入端進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取，然后輸入到新型的熱解氣化模型過程中，建立起來輸入和輸出之間的影射關(guān)系，再利用啟發(fā)式算法和模糊控制理論實(shí)現(xiàn)逆向控制。通過了解客戶的需求，逆向推出客戶適合的氣化爐爐型和氣化工藝。針對(duì)這一研究，團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)了國(guó)際發(fā)明專利，獲得了很多軟件著作權(quán)。

第六個(gè)方向是面向未來固廢的光氧化-熱解。基于光固化3D打印廢塑料的光敏特性及熱解處置的能源化潛力，團(tuán)隊(duì)提出光氧化-熱解耦合技術(shù)思路，可以有效去除光引發(fā)劑，提高熱解油的H/C比，實(shí)現(xiàn)熱解油的輕質(zhì)化，從而提升熱解油品質(zhì)。

在以上研究領(lǐng)域，陳冠益團(tuán)隊(duì)取得了很多成果。比如，2015年，農(nóng)林廢棄物清潔熱解氣化多聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與裝備項(xiàng)目和基于3S維度的生物質(zhì)固廢清潔高效燃?xì)饽茉椿P(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目分別在2015年和2020年獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，陳冠益教授為第一獲獎(jiǎng)人。同時(shí)，還拿到了省部級(jí)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)。累計(jì)發(fā)表文章450余篇，授權(quán)發(fā)明專利70余項(xiàng)(日本、美國(guó)、澳大利亞)，軟件登記6項(xiàng)，制定標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，主參編專著9部。

編輯：徐冰冰