工業尾氣制蛋白工廠。 　　首鋼朗澤供圖

芯片超純水分離膜系統。 　　浙江工業大學供圖

　　清晨，你用手機刷著新聞，在指尖劃過屏幕的瞬間或許不會想到，手機能大規模普及離不開高科技膜材料的發展。

　　中午外出，當駕車駛入加油站，為愛車注入乙醇汽油，可能會驚訝地發現，其原料竟源自工業尾氣。

　　晚上回家，當你品嘗著餐桌上的一道道美食，卻不曾了解，有些食材是由工業尾氣“轉化”而成的飼料飼養長大的。這些看似風馬牛不相及的領域，正因一項項新科技成果而悄然相連。

　　不久前，在國家科技傳播中心舉行的“新天工開物——科技成就發布會”生態環境專場上，由浙江工業大學等單位發布的“新型膜法水處理關鍵技術及應用”、北京首鋼朗澤科技股份有限公司發布的“含碳工業尾氣生物發酵制乙醇及微生物蛋白技術”，讓這些曾在電影中的科幻場景逐漸變為現實。

　　

　　施展“膜“法

　　隨著中國工業和社會經濟快速發展，一些前沿領域對水質要求日益提升，對膜技術的需求也不斷升級。但長期以來，以工業分離膜為代表的高端膜市場近九成被美、日、德等國家壟斷。為了擺脫高端脫鹽膜依賴進口的現狀，以侯立安院士、高從堦院士、鄭裕國院士為代表的專家，匯聚高校、國企及高新技術企業力量，組建了產學研深度融合的“國家隊”，開啟了長達十余年的協同創新攻堅戰。

　　“膜法水處理技術”，是利用高科技分離膜實現水中雜質選擇性過濾的現代工藝，該技術已應用於各行各業，融入人們的日常生活中。從保障飲用水安全，到處理工業廢水和生活污水，再到芯片制造必需的超純水制備，膜技術以高效節能的特性，在提升民生福祉的同時，降低了高科技產業的生產成本，成為推動社會進步的重要力量。

　　在膜材料研發初期，團隊不斷調整膜制備方案，卻始終無法達到國際水平。侯立安院士和高從堦院士一針見血地指出問題所在——技術創新需先實現原理突破。此后，團隊從理論源頭創新入手，集中力量實現原理突破。

　　浙江大學求是特聘教授、碳中和研究院副院長張林是“新型膜法水處理關鍵技術及應用”的發布人。他介紹，受計算機之父圖靈的“反應擴散”模型啟發，團隊使用先進的表征方法，在數月內攻克原理瓶頸，成功研制出水的滲透率和鹽的截留率均優於進口產品的新型膜材料。該突破不僅解決了膜材料選擇性和滲透性難以兼顧這一世界級難題，也為保障水資源安全提供了關鍵技術支撐。

　　在中國工程院院士、大連理工大學高分子材料研究所所長蹇錫高看來，中國環境科技與相關產業盡管發展得晚，但發展速度很快。“在膜分離這個工程領域，我們原來算是跟跑、並跑，現在可以說已經在領跑了。”蹇錫高說。

　　團隊還從自然界中獲得靈感，通過模仿魚皮表面結構，在膜表面形成穩定的荷電平衡層，構建出“水鎧甲”，有效阻隔污染物粘附。該創新機制使膜材料抗粘附性能提升55%，清洗后通量恢復率大幅提高，極大延長了膜使用壽命。這一生物仿生技術為攻克膜污染難題提供了新思路。

　　如今，這支團隊已研發出超薄脫鹽膜、長效抗污染膜、核素吸附膜三類核心材料，攻克了滲透性選擇性雙向提升、膜表面低粘附與自清潔、核素的精准篩分與高效分離等3項關鍵技術難題。

　　目前，在團隊授權的131項國內外發明專利中，有很大一部分已轉化應用。成果已在全國30多個省級行政區及歐、美、日等24個國家和地區規模化應用，覆蓋化工、能源、半導體等關鍵領域。

　　變廢為寶

　　當鋼鐵廠的熔爐日夜轟鳴，化工園區的管道不斷吞吐，一種特殊的“廢氣”悄然產生——工業尾氣。過去，這些尾氣多被簡單燃燒后排放，不僅釋放出大量二氧化碳、粉塵和有害氣體，更成為空氣污染和全球變暖的隱形推手。但如今，北京首鋼朗澤科技股份有限公司將工業尾氣轉化為清潔燃料和蛋白飼料，實現了“變廢為寶”。

　　故事要從來自比利時的兩名科學家說起。他們在兔子腸道中發現了一種特殊厭氧菌，中文名為乙醇梭菌。這種細菌能將一氧化碳、二氧化碳和氫氣轉化為乙醇，讓它們在發酵罐中持續工作，不斷繁殖和分裂，最終產出乙醇和蛋白產品。

　　整個工藝流程分三步：第一步，收集鋼鐵冶金等工業尾氣，淨化去除有害雜質。第二步，將氣體分散成細小氣泡送入發酵罐，與細菌充分接觸反應，尾氣被轉化為乙醇。最后一步，發酵液經蒸餾脫水、分離干燥，得到純度超99.5%的燃料乙醇和飼料蛋白。

　　看似簡單的生物轉化技術，其工業化之路實際卻充滿挑戰。在生物技術領域，從實驗室邁向規模化生產的過程中，要跨越“死亡谷”，國外很多機構對類似技術的嘗試均以失敗告終。

　　首鋼朗澤用了5年時間，成功攻克了這一難題。據北京首鋼朗澤科技股份有限公司研發團隊負責人、高級工程師晁偉介紹，實驗室中的細菌“享受優待”，但工廠環境惡劣，尾氣成分復雜多變，導致細菌存活率極低，往往活不過幾天。為突破瓶頸，公司實施雙重優化策略，一方面淨化工業尾氣，去除影響細菌生長的有害雜質﹔另一方面持續調整細菌生長環境，實時監測細菌發酵數據，精准調控溫度、壓力等參數。經過不懈努力，最終實現了細菌存活周期從幾天到300天的跨越式提升，為工業化生產奠定了堅實基礎。

　　如果說，乙醇是工業尾氣轉化的直接產物，那麼蛋白飼料就來自另一個意外之喜。技術人員在檢修乙醇提純蒸餾塔時，發現塔板附著的高蛋白黏性物質，這一工業尾氣轉化過程中的“副產品”，是農業飼料的絕佳原料。

　　然而，農業飼料的開發並不簡單。團隊沒有農業專業人員，飼料的制備生產需要嚴格的安全論証和准入才能生產銷售。這是又一個從零開始的研發過程，需要大量時間和金錢的投入。

　　面對困難，首鋼朗澤團隊堅定推進，組織成員前往浙江舟山海島開展水產養殖實驗，其間遭遇了台風等多重考驗。功夫不負有心人，經過6年的不懈努力，團隊終於成功完成新飼料產品認証，獲得農業農村部頒發的中國首張新飼料產品証書，實現了農業飼料領域重大突破。

　　如今，包括河北曹妃甸首朗一期項目在內，首鋼朗澤公司已建成4個生產基地。對於該團隊的技術突破，中國工程院院士金涌評價：“這項技術顛覆了傳統工業尾氣資源化利用模式，打破了鋼鐵冶金工業尾氣低效燃燒排放的困局，開辟了非糧乙醇與生物質蛋白生產的新路徑。”該技術項目還在第30屆聯合國氣候變化大會上，被選為中國企業碳中和行動示范案例，向世界展示了中國踐行碳中和的堅定決心與創新成果。

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