華東師范大學科學家發(fā)明顛覆性技術，大幅降低“地溝油”變航空燃料的成本，為推動上海成為可持續(xù)航空燃料的科技創(chuàng)新策源地貢獻了“師大方案”。3月31日，《解放日報》頭版以“生產(chǎn)成本降30%撬動萬億級產(chǎn)業(yè)”為題報道了這一創(chuàng)新成果。
《解放日報》3月31日頭版報道
生產(chǎn)成本降30%撬動萬億級產(chǎn)業(yè)——“可持續(xù)航空燃料”從校園實驗室走向千噸級中試裝置
在華東師范大學可再生碳資源科學與技術工程中心，記者看到了幾瓶透明液體，它們是油脂基可持續(xù)航空燃料（SAF），其原料是俗稱“地溝油”的廢棄油脂。近日，這種燃料樣品通過了中國民航第二研究所的權威檢測，48項指標全部合格，符合3號噴氣燃料國家標準。不僅如此，華東師大科研團隊還在油脂基SAF制備的反應原理上實現(xiàn)創(chuàng)新，可大幅降低“地溝油”變航空燃料的成本。“這是一種顛覆性技術，有望推動上海成為SAF科技創(chuàng)新策源地。”上海市科委綠色燃料項目經(jīng)理趙一新說。經(jīng)項目經(jīng)理團隊牽線，上海機場集團將與華東師大可再生碳資源中心主任趙晨領銜的團隊聯(lián)合創(chuàng)立公司，推進這種顛覆性技術的中試項目，為未來產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。
發(fā)現(xiàn)SAF制備新技術路線
在我國邁向碳達峰碳中和的進程中，綠色燃料扮演著重要角色。它們是由可再生能源轉(zhuǎn)化而成的高能量密度燃料，能滿足長距離海運和空運需求。為培育綠色燃料產(chǎn)業(yè)，市科委去年組建了項目經(jīng)理團隊，以及上海交通大學、同濟大學、申能集團和華誼集團等單位專家組成的戰(zhàn)略專家組，持續(xù)關注和支持可持續(xù)航空燃料、綠色甲醇、綠氨等綠色燃料的技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，民航業(yè)約99%的碳排放來自航空煤油消耗。用綠色燃料逐步取代石油基航油，已成為國際趨勢。很多國家和國際組織規(guī)定了航空燃料中SAF的摻混比例，比如歐盟規(guī)定：從2025年起，航空燃料制造商必須在向歐盟機場供應的燃料中加入2%的SAF；這一摻混比例將逐步提升，直至2050年的70%。中國民航局提出，“十四五”時期，可持續(xù)航空燃料累計消費量要達到5萬噸。去年9月起，國航、東航、南航的12個航班試點加注SAF。如何制備SAF？上海機場集團副總裁、財務總監(jiān)宋雪楓介紹，目前主要有4種技術路線，其中HEFA（酯類和脂肪酸類加氫）是國內(nèi)率先實現(xiàn)商業(yè)化的技術路線。HEFA的原料是廢棄油脂，通過加氫脫氧、異構化反應等步驟，將油脂轉(zhuǎn)化為SAF。去年7月，中國商飛與華東師大共建的大飛機新型SAF研究與應用聯(lián)合實驗室掛牌，引起了市科委關注。
中國商飛為何與華東師大可再生碳資源中心聯(lián)合研究SAF？市科委項目經(jīng)理團隊走進這家科研機構調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)，趙晨教授團隊制備的SAF以廢棄油脂為原料，但反應原理與HEFA不同。通過工藝流程優(yōu)化、催化劑改良等創(chuàng)新，這一新技術路線的能源消耗比HEFA少很多，收率則顯著提升，使SAF生產(chǎn)成本比HEFA降低30%以上。而且與HEFA制備的SAF相比，新型SAF含有芳烴等更多組分，有望完全替代石油基航油，而非按一定比例與石油基航油摻混。憑借這些性能優(yōu)勢，趙晨團隊正在與中國商飛、中國航發(fā)商發(fā)合作，讓新型SAF與國產(chǎn)大飛機、國產(chǎn)發(fā)動機更好適配。
政產(chǎn)學研合作推進中試
發(fā)現(xiàn)顛覆性技術后，項目經(jīng)理團隊立即行動起來。他們與多家國企聯(lián)系，推進中試項目和產(chǎn)業(yè)化落地。趙一新介紹，市科委項目經(jīng)理團隊的一項重要使命是遴選、支持顛覆性技術研發(fā)，并通過產(chǎn)業(yè)一體化布局，迅速推進技術迭代和產(chǎn)業(yè)化。“我們借鑒國際先進經(jīng)驗，著眼于戰(zhàn)略性需求，通過有組織的科研尋找顛覆性技術，找到后就用成熟技術對它進行迭代。我們要保持戰(zhàn)略敏捷，為開展顛覆性創(chuàng)新的科研團隊對接一流企業(yè)，盡快把實驗室成果轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力。”
在對接企業(yè)過程中，項目經(jīng)理團隊成員柴梅為趙晨找到了合作伙伴——上海機場集團。“我以前在申能集團工作，看過很多綠色燃料技術，到機場集團后開始布局SAF。接到柴梅的電話后，我立即帶隊去了趙晨教授團隊的實驗室。”宋雪楓告訴記者，“這是我們接觸過的最專業(yè)的科研團隊之一，他們研發(fā)的技術具有創(chuàng)新性和顛覆性，制備的SAF成品已通過國內(nèi)專業(yè)鑒定機構的初步認定，有很好的產(chǎn)業(yè)化基礎。”如今，上海機場集團與市科委項目經(jīng)理團隊合作，共同推進新型SAF的中試項目。機場集團已決定與趙晨團隊聯(lián)合創(chuàng)立一家企業(yè)，在上海建設千噸級中試裝置。市科委為這個項目找到了SAF原料“地溝油”的供應商，將支持推進中試。
全賦權改革促進成果轉(zhuǎn)化
“未來30年，SAF產(chǎn)業(yè)規(guī)模會越來越大，產(chǎn)值有望達到萬億元級。”展望未來，趙晨充滿了期待。利用顛覆性技術生產(chǎn)SAF，不僅有助于我國實現(xiàn)“雙碳”目標，而且將減少我國對進口原油的依賴，保障國家能源安全。
華東師大科研人員在固定床反應器旁取樣。俞陶然攝
趙晨團隊為這種技術申請了20多件中國發(fā)明專利，中試公司成立后，將申請國際專利。作為全國首個實行職務科技成果全部所有權賦權的高校，華東師大已將20多件專利全部賦權給趙晨團隊，支持他們與機場集團合作組建中試公司。在創(chuàng)業(yè)過程中，會產(chǎn)生以賦權成果為基礎開發(fā)的關聯(lián)科技成果。華東師大采取“兩權同賦”模式，將關聯(lián)科技成果的所有權和長期使用權一并賦予趙晨團隊。創(chuàng)業(yè)過程中如出現(xiàn)特殊情況，他們還可通過“成果回轉(zhuǎn)”機制，將職務科技成果返還到學校。
華東師范大學黨委書記梅兵表示：“我們秉持‘科技成果只有轉(zhuǎn)化才能真正實現(xiàn)創(chuàng)新價值，不轉(zhuǎn)化是最大損失’的理念，設計了‘零風險的100%全賦權方案’，期待以制度創(chuàng)新為杠桿，撬動更多顛覆性技術走出實驗室，成為推動高質(zhì)量發(fā)展的強勁引擎。”
高校的科技成果轉(zhuǎn)化制度改革、政府的科技項目管理改革、國企的科技創(chuàng)新布局，這三者合力，加速了高校顛覆性創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程。而趙晨團隊的實驗室成果，是科技創(chuàng)新鏈上“0-1”的起點。實現(xiàn)“0-1”突破的原因是什么？這位女科學家說，顛覆性創(chuàng)新的基礎是對科學原理的深入理解和應用經(jīng)驗的長期積累。過去20年，她一直在研究綠色燃料，從木質(zhì)纖維素生物燃料到廢棄油脂燃料，再到二氧化碳制備燃料，都做了深入研究。“了解到企業(yè)對SAF的需求后，我們團隊思考了實現(xiàn)低成本、規(guī)模化合成綠色燃料的潛在突破點，多次討論后形成了創(chuàng)新方案。”與產(chǎn)業(yè)界緊密合作，也是取得突破的重要原因。這個科研團隊10年前主持了國家重點研發(fā)計劃的產(chǎn)學研類子課題，他們走進工廠，與企業(yè)團隊聯(lián)合攻關，積累了催化劑制備和化工生產(chǎn)經(jīng)驗。在趙晨看來，將科學理論與實際應用相結合，才能加快創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化進程。
原載｜《解放日報》 上觀新聞 文｜俞陶然 來源｜科技處、化學與分子工程學院 編輯｜徐心成、沈韻婷 編審｜郭文君
