“美丽化工”,让世界变得更美

“一提起化学工业,许多人就想到环境污染、气候变暖、碳排放超标等等。其实,人们的日常生活、国民经济、国防工业,都须臾离不开化学工业。”昨天,在南京举办的“江苏省化学化工学会2015年学术年会”上,中国工程院院士、清华大学教授金涌作了“美丽化工——创新驱动发展”的精彩演讲,让人们对现代化学工业有了崭新的认识。

  金涌院士介绍,我国化工行业年生产的合成纤维约占世界份额的60%,可为全球每个人制作4套衣服 ;全国每年新增建筑面积16-20亿平方米,占世界年增量50%;水泥、钢筋、塑料、涂料等建筑材料都来自化学工业领域;交通方面,汽车生产和使用所需的汽油、柴油、电池、钢材、塑料、橡胶都来自泛化学工业。“化学工业还为我国庞大的人口吃饭提供了保证。农业生产的化肥、薄膜、农药等,在大致相同耕地面积下,使粮食产量从1950年的1亿吨提高到2013年6.5亿吨。”石油与化工、冶金、建材、轻工等泛化学工业,还为数千万人口提供了就业机会。

  化学工业为解决能源短缺问题提供了广阔的前景。众所周知,石油是现代工业的“血液”,其衍生的石油化工产品多达上万个,但世界石油储存量越来越少。能否开发石油代替产品?金涌说,目前清华大学一批专家正在研究利用煤、天然气、页岩气来代替石油生产甲醇、烯烃等原料。利用该技术,我国能实现年产3万吨甲醇、烯烃等,年产40万吨的相关衍生化工产品也将在甘肃投入生产,届时产能世界第一。

  “将来能源的发展方向绝不是煤、气、油,而是电。我国目前人均年用电量400多度,而美国人是4000多度。因此,我国在电能市场有很大潜力可挖。特别是汽车,将来肯定是充电汽车的天下。”金涌介绍,当前最热门的电动车研究,当数石墨烯储电技术。但石墨烯是二维结构的,其最大缺点是易粘连。清华大学专家组正在利用碳纳米管技术来化解石墨烯这一难题,并取得了非常可喜的进步。

  氢是科学家最看好的清洁能源,因为它燃烧变成了水,不产生碳等。我国科学家正在利用化学工业的办法分解水中的氢元素,目前已经将水中氢分离出来的温度3000摄氏度降到了“750-800摄氏度”,虽然离实际运用还差很远,毕竟迈出了可喜的一步。

  解决环境污染问题,还得靠化学工业。金涌说,前阵子,德国大众柴油车发动机排放尾气不达标造假事件闹得沸沸扬扬,原因是柴油不像汽油那样燃烧充分、干净,但柴油发动机动力强劲、功率大,是未来汽车的发展方向。我国专家正在研究向柴油中添加一种化学物质,能大大提高柴油的燃烧率,减少碳、硫等有害物质的排放。科学家们还利用煤中成分合成了“三聚甲醇”——作为汽车新能源,特别适合高寒地区,而且可以使PM2.5降低70%-90%。

  金涌说,一提起化学工业人们往往想到绵延的化工厂、庞大的设备、高高的反应釜等等。而现代的化工厂正变得越来越小。天津一家化工厂竟然缩小到分子水平——利用大肠杆菌作为“生产车间”,制造医学用的人造皮肤、骨骼等。美国科学家还把化学工业做到了病毒水平,比分子还小,利用M13噬菌体与碳纳米技术相结合,生产病毒电池。“这一切听起来不可思议,但却恰恰是代表着未来最尖端的科研方向”。

  “近年来有许多负面信息,把化学工业给大大妖魔化了。”金涌院士说,“没有化学工业就没有当今五彩缤纷的世界。”“化学工业更是创新驱动的源泉,每年全球化工新技术、化学领域发表的论文篇数都排第一位。”金涌推测,人类未来50年、100年、甚至500年的可持续发展,只有依托分子水平和超分子水平上的重组,以化学和生物学为基础的产业才能实现。届时,我们的世界会因为化学工业而更加美丽。