2024綠色生態創新大會日前在滬舉行。全球頂尖科學家就推動經濟社會綠色化、低碳化發展展開討論。中國科學院院士、上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室名譽主任何鳴元作首個主旨報告，題為《綠色碳科學：水的作用》，從碳、氫、氧三元素基本規律的角度分享他對綠色碳科學中水的作用的最新思考。
習慣了每天去上班
84歲的何鳴元院士很忙。約他采訪也頗不容易。華東師范大學化學與分子工程學院在普陀校區里有實驗室和辦公室，只要不出差，何院士每天都在這里上班。但最近一段時間好像出差挺多的，既去各地出席學術性會議，也深入邊遠地區給中小學生做科普報告。
圖說：和同事交流讓他保持思維敏捷 新民晚報記者 陶磊 攝（下同）
“我習慣了坐班制啊，不上班真不知道做什么。到學校來，在學院的實驗室里哪怕走走看看，聽聽年輕同事講講最新的科研成果，這都是我的工作。”何鳴元院士的辦公室很樸素，專業書籍、資料袋在柜子里放得滿滿的。他說自己每天早上8時左右進學院大樓，到下午5時后才下班，這是幾十年養成的習慣，在家里實在坐不住啊！
坐不住的何院士長期從事催化材料與煉油化工催化劑研究，發明了一系列沸石合成與改性的新方法并開發出多種煉油催化劑，為我國重油裂化、提高催化裂化汽油辛烷值、新標準汽油生產等技術進步，以及發展綠色低碳新技術，不斷做著新貢獻。
石化產品不是苦酒
“上世紀80年代提出的可持續發展理念，讓我明白了一個道理：必須既滿足當代人的需要，又不對后代人構成危害。這是人類一個世紀以來最深刻的警醒，已被全球廣為接受。”何鳴元表示，可持續發展理念形成的根源，離不開多年在化學與化工領域的深耕。他說：“我是搞石油煉制化學的，制造的催化劑雖加快了石油產品的生產，但生產過程的發展也增大了對環境的污染，著實令人苦惱。我常在想，我們好像是在端著一杯自己釀制的苦酒。因為，如果我們的催化過程一邊生產著油品和化學物品，一邊卻排放著有毒有害物質，那就成為化學家的恥辱了。我們有責任要將手中的苦酒變成有益于人類發展的‘綠色美酒’。”
何院士堅持認為，解決清潔燃料生產的難題，首要的是催化劑和催化過程的開發研究。從綠色化學的角度看，依靠傳統技術生產的汽油和柴油，存在著嚴重的污染。要讓汽油、柴油的質量與國際接軌，這對催化裂化、加氫、烷基化和異構化等石油煉制技術的綠色革命提出了新要求。同樣，對于有機化學品的合成，也應該從源頭上把關。我國已有的多種有機化學品的生產技術，不少是從國外引進的老工藝，生產過程中要排放大量廢物，有的還使用有毒有害的原料、催化劑或溶劑等。因此，加強導向性基礎研究，實現我國基本有機化學品合成的科學與技術跨越，也正當其時。
創造綠色科技成果
圖說：對“綠色碳科學”理念的本質有著深入思考
何鳴元說：“作為國家綠色化學項目的首席科學家，我曾組織石油化工科學研究院、北京大學、四川大學、廈門大學、中國科學院過程工程研究所、北京石油化工學院等一批科研院所的80名專家教授共同進行研究。作為科研工作的總結，我們編寫了《石油煉制和基本有機化學品的合成的綠色化學》專著，介紹了我們歷時5年在綠色化學方面的科技成果以及新的科學思想，同時提出了我國綠色化學的發展目標。要實現這一目標，還必須動員全民的力量。”
今年在上海舉辦的綠色生態創新大會上，何鳴元院士提出：碳能源體系的合理運行是基于氧化和還原兩個對立而統一的反應實現碳中和，綠色碳科學的核心觀點就是平衡和循環，水分子中含有的氫原子和氧原子成為三元體系轉化的核心，還原過程的進行決定于氫。如何通過基礎研究與技術創新有效發揮水在氧化還原過程中的作用，對綠色碳科學及未來的能源化工體系的形成具有至關重要的影響。
［成長路］：從元素周期表中感悟大自然之美
55歲時當選中科院院士，成為我國化學領域的翹楚；古稀之年以來，又陸續被授予“中國催化成就獎”“分子篩終身成就獎”和“化學貢獻獎”。但他說，這輩子其實一直在反思化學，這就是何鳴元的為學品質。弟子們說，何院士每天都在從元素周期表中感悟并創造著大自然的和諧。
化學之夢始于少年
“我的爺爺是位私塾先生，父親原先是學紡織的，后來受到爺爺的影響，他當了一名教師。所以，我是成長在一個教師之家，這讓我們兄妹六人從小就浸潤于書香之中。雖然家境并非殷實，但看書卻不用我們幾個孩子發愁。小時候，我跟兄弟姐妹們時常邊吃飯邊看書，仿佛只有這樣才越吃越香。對于我們的這個習慣，爸媽也不怎么管。”
何鳴元就讀的是江南名校蘇州中學，他說：“我家住在離蘇州中學不遠的干將坊，古城古巷古宅，粉墻黛瓦，庭院深深。每天清晨去上學，沿著被歲月打磨得光滑而圓潤的石子鋪就的小巷之路，西行到樂橋后，又從人民路向南，經飲馬橋到三元坊，就到了與千載文廟連成一體的蘇州中學。上課鐘聲未鳴，整個校園就遍聞瑯瑯讀書聲，令每一位學子感受到蓬勃向上的生機。50年后，當我重新回到蘇州中學校園里時，依然像當年那樣興奮與激動，畢竟我一生之學業始于此，事業之根基立于此。”
何院士說：“少年時代，我最初的愛好要數文學。進入中學后，學校來了位化學老師，名叫孫心慧。他講課條理清晰、體系嚴謹，平時雖不茍言笑，但對學生體貼入微，我自然很喜歡他，久而久之漸漸有些喜歡化學了。繼孫老師之后，授化學課的是許楠英老師，許老師授課像元素周期表似的條理分明、語言精練，這讓我無意中對自然界的對稱與和諧有了一種朦朧美之意象。記得我的一份考卷被許老師作為答題簡練準確的范例而公示，使我既感自豪更升騰起一種想探究化學奧秘的愿望。但是，愿望與現實之間充滿變數。”
他說：“從蘇州中學畢業后，雖然我的考試成績很不錯，但因為種種原因沒有被我報考的清華大學錄取，進了在上海的華東紡織工學院就讀。后來，這所學校先后改名為中國紡織大學和東華大學。我是1957年進大學的。四年的大學學習，我把化學世界的景象粗粗地瀏覽了一下，其中尤其對化學纖維的生產工藝產生了相當濃厚的興趣。”
讓汽車減少冒黑煙
1980年，何鳴元以訪問學者的身份去美國研究學習。最初，他在美國西北大學做載持有機金屬絡合物研究，對所研究的金屬絡合物體系做出了開創性的貢獻。兩年后，他轉入得克薩斯大學，繼續以訪問學者的身份進行催化化學的相關研究，這一年完成了5篇論文，均在領域內的重要期刊上發表。
1984年冬季，何鳴元回到祖國，立即被中國石油化工科學研究院委任為新成立的基礎研究部主任。他帶領研究團隊很快研制成功獨特的超穩Y型分子篩等新材料。1994年，一種Y型分子篩催化劑獲得中國石化總公司創造發明一等獎，次年又獲得國家創造發明二等獎。隨后，ZRP系列分子篩被開發出來，Beta分子篩及其新合成方法也相繼問世，從而在分子篩和煉油催化劑領域先后解決了不少當時國家亟待攻克的難題，其中ZRP系列分子篩于1995年被國家科委評為我國十大科技成就之一。
何鳴元在石油化工領域，尤其是催化裂化技術領域作出了不少創新性貢獻。他深入研究并區分裂化過程的雙分子反應和單分子反應途徑，奠定反應分區的理論基礎。他還和許友好同志一起實現了雙反應區工業過程創新，并大規模實施。二十年來，何院士和同仁們改造了我國百分之八十的催化裂化裝置，實現了低碳高效轉化，創造了巨大的經濟效益和社會效益。
惰性分子活化起來
在華東師大普陀校區化學館底樓，A102實驗室令人印象深刻，因為自從何鳴元院士創建實驗室后，這里就成了研究人員攻克科研堡壘的陣地。有一臺衣櫥那般大的實驗儀器——“催化劑評價裝置”，只需9克催化劑，就能模擬中試放大甚至工業生產過程，實驗參數與實際參數可精準到0.01%。
何鳴元非常重視實驗室成果轉化，2010年前后他曾拿出自己的科研經費湊得300多萬元，從美國壟斷企業引進了這套裝置。從冷場發射掃描電鏡到300M固體核磁共振儀，實驗室每一臺儀器都凝結著他的化學變革之心。
如同一名沖鋒在前的戰士，何鳴元攻下的堡壘一個接著一個。他長期從事催化材料、煉油化工催化劑與工藝研究，發明了一系列沸石分子篩合成新方法與煉油催化劑，開發了雙反應區催化裂化增產汽油異構烷烴MIP工藝（Maximum Isoparaffin Process）等多個具有自主知識產權的新工藝，為發展我國重油裂化技術、提高催化裂化汽油辛烷值、開發新標準汽油生產技術等作出了突出貢獻。他還是我國綠色化學的奠基人之一，以國民經濟可持續增長為目標，大力倡導和推動綠色化學與化工學術研究與技術開發。
2001年，何鳴元擔任科技部國家基礎研究重大項目（2001—2005）“石油煉制與基本有機化學品加工的綠色化學”首席科學家，推動了多項綠色煉油與化工新技術的突破和工業應用。針對碳資源利用過程中所面臨的效率低、污染物排放嚴重等問題，2011年，何鳴元和合作者從碳資源加工、利用和循環等全周期考慮，提出了“綠色碳科學”的概念，對碳資源的高效、清潔、循環利用具有重要的指導作用。
近年來，他發起并主持了以“可持續發展能源化工的科學基礎：綠色碳科學與綠色氫科學”“沸石分子篩：等級特性、選擇催化與分子工程”“綠色生態環境與化學化工”等為主題的香山科學會議以及其他高水平學術會議，為相關學科指出了發展方向。
“絕大多數的化學反應都需要催化劑的幫助，越是難做的反應越需要好的催化劑。目前剩下的、尚未攻克的反應越來越難推動進行，比如碳循環過程中的反應、碳的高效轉化。尤其是要把二氧化碳這樣的惰性分子活化起來，生成我們需要的化學品，非常具有挑戰性。而且，要從水中分解出氫也是很困難的。這些都需要依靠催化科學發展到更高的高度，需要更有效、更活潑、更高選擇性的催化劑，使反應更有利地進行。催化科學的發展不僅涉及碳科學包含的各種問題，對人類未來生存和發展也具有重要意義。”他說。
創新躍入哲學境界
何鳴元對“綠色碳科學”理念的本質有著深入的思考。他認為，碳是形成生命體的必要元素，包括生物質在內的碳能體系，使人類祖先脫離了茹毛飲血時期，進入碳文明時代。碳能體系的運行生成二氧化碳，形成地球生命體賴以生存的溫室效應。可以說，沒有碳就沒有生命，沒有碳就沒有人類文明，沒有二氧化碳一切生命都不能延續。就碳而言，其要素一是平衡，二是循環。對綠色可持續發展觀念的理解，可以基于經濟增長、資源、環境三者之間的三元制約關系。將資源代之以碳能源，環境代之以二氧化碳，則可以從經濟增長、碳能源、二氧化碳三者之間的三元制約關系，來理解“綠色碳科學”的理念。
越是在自己擅長的領域長年累月耕耘，何鳴元對化學的認識越是躍進到了一個哲學境界。他說，老子的道德經把宇宙萬物及其運行規律稱之為道，“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”，碳能體系就其重要性可認為屬于宇宙萬物及其運行規律的范疇。以碳能體系作為研究對象并以此為一。道的一個重要主題是自然界萬物的二元性，如太極圖所示，白色區域代表陽，或正，黑色區域代表陰，或負。兩者互補且不斷地相互對抗和相互作用，然而沒有對方自身便不復存在。“對于我們研究的碳能體系，其化學基礎由氧化和還原兩個部分的反應組成，兩者相反而互補，可以此為二。碳能體系由碳、氫、氧三元素所構建，這三種元素足以有效完成碳能系統中發生的所有氧化和還原反應，是為三。基于碳氫氧三元素可發生眾多的反應轉化和產生眾多的化合物分子，是為‘三生萬物’。”
在給學生講課或是作學術報告時，何院士常常以李叔同的詩句作結語：“長亭外，古道邊，芳草碧連天。晚風拂柳笛聲殘，夕陽山外山。”他說，這是一幅意境悠遠的田園詩畫，自然與生命之美的核心就在于這一個“碧”字，這也是綠色碳科學的真諦。百年前詩人對未經工業化摧殘的生態環境的描述可概括為“天涯何處無芳草”；百年后的今天，世界發生了觸目驚心的變化；再過百年又將如何？會不會變成“天涯何處覓芳草”？世界的未來，取決于人類是否能尊重自然、敬畏自然，共同構建可持續發展的和諧環境與社會。
［智者心］：獨立思考和批判精神不可缺
問：聽說您和夫人雙雙獲得過法國的“騎士勛章”？
答：那是十多年前的事了。我和妻子各自獲得一枚“棕櫚葉騎士”勛章，這一獎項用以表彰世界范圍內對法國文化交流做出杰出貢獻的本土及海外人士。我從北京到華東師大工作后，妻子錢蘊華也被調入華東師大國際交流處，積極參與并促進了與法國高師集團成立中法聯合研究生院及聯合研究院的創辦和運行。
問：您業余生活有哪些愛好呢？
答：其實我真沒什么業余愛好。做了一輩子科研工作，腦子里想的就是專業領域的事。我真想不起來了，是什么時候去過電影院，是什么時候逛過公園。或許我就是這樣一個在生活上沒什么“情趣”的人吧。所以，我離不開辦公室，離不開實驗室，離不開同事和學生。
問：能成為院士的學生一定是件十分榮幸的事。您在指導學生方面有什么“秘訣”嗎？
答：說實在的，當我的學生并不“榮幸”，因為我常常顧不上他們，有時間顧上了，自然就指導得多一點。
除了專業指點，我更要求學生們必須培養獨立思考的習慣和能力，在學術探究上要有批判精神，要博學、慎思、明辨。
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何鳴元 石油化工專家、中國科學院院士
1940年2月出生于上海
1961年畢業于華東紡織工學院（現東華大學）應用化學系，到石油化工科學研究院工作
1980年12月赴美國西北大學開展合作研究
1982年12月在美國得克薩斯大學奧斯汀分校合作研究
1984年1月回石油化工科學研究院工作，歷任課題組長、基礎研究部主任、副總工程師、總工程師等
2000年始兼任華東師范大學教授，上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室主任
● 現任上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室名譽主任
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記者丨王蔚
來源丨新民晚報客戶端
編輯丨錢夢童
編審丨戴琪
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