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變“廢”為寶的故事——探尋風雪涼都隊與煤層氣碳捕捉清潔利用新工藝的故事
九個人，一個目標，從六盤水走到貴陽，他們花了五年的時間。在2022年第七屆“創客中國”貴州省中小企業創新創業大賽決賽中，風雪涼都隊憑借“煤層氣碳捕捉潔淨利用新工藝”這一項目摘得桂冠。他們是分別來自六盤水師範學院化學與材料工程學院化學工程與工藝專業、化學專業、環境工程專業2019級和2020級的學生陳美豪、安尤孝、唐彩鳳、孫紅梅、何思琴、周濤、宋亞希、黎敏穎、劉萍。
在這之前，研究如何把造成空氣汙染的煤層氣進行有效的開發利用，轉化為多種可循環使用的清潔燃料，他們用了兩年時間。
“‘煤層氣碳捕捉潔淨利用新工藝’這個項目的意義主要有三個方麵：保護環境、引領教育、推動鄉村振興。”項目負責人陳美豪告訴筆者，在老師的帶領下做這個項目也是化學與材料工程學院培養化學化工專業性人才的實踐之一；將所謂的“廢氣”轉變為清潔燃料，在保護環境的同時帶來經濟效益，一定程度上實現了煤層氣的綜合利用。
近年來，由於全球氣候不斷變暖、溫室效應加劇等氣候問題引發國際關注。2020年9月22日，在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上，“碳達峰、碳中和”被多次提到，中國政府在大會上提出將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭於2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。“碳達峰”和“碳中和”戰略目標的提出是中國推進世界零碳排放進程，引領世界經濟綠色複蘇的核心戰略，體現了中國的大國擔當。這個事件引起了風雪涼都隊成員的思考：自己學的專業正好與之相關，在現在這個沒有戰火硝煙的年代，作為新時代的青年，我們能為社會做些什麼呢？
煤層氣是什麼？主要是指儲存在煤層中的烴類氣體，俗稱“瓦斯”，以甲烷為主要成分，還含有少量的硫化物和氮氧化合物等，屬於非常規天然氣。煤層氣以吸附在煤基質顆粒表麵為主、部分遊離於煤孔隙中或溶解於煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生氣體資源，是近二十年在國際上崛起的潔淨、優質能源和化工原料。煤層氣的開發利用具有多重價值，不但可以大幅降低煤礦瓦斯事故率、減少溫室氣體的排放，還可作為潔淨能源產生巨大的經濟效益，對保障能源安全和降低天然氣對外依存度具有十分重要意義。在煤礦開采前須將煤層氣抽出，否則低濃度的煤層氣安全性能低，易引發爆炸。但是，目前煤層氣的利用率並不高，據相關數據統計，低於9%濃度的煤層氣被大量排空浪費，得不到有效利用。煤層氣也是造成溫室效應的主要氣體之一，它的溫室效應是二氧化碳的28倍，對臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍，極易對空氣造成嚴重汙染，對於全球氣候變暖具有顯著影響。在一次“學習煤的資源”的課堂上，團隊成員在了解煤層氣的成分後，萌生了“尋找提高煤層氣利用率，將其變害為寶”的想法。
有了這一想法後，項目團隊主要負責人找到了張萬賀和王克良兩位老師。在兩位老師的幫助和帶領下，他們很快便成立了風雪涼都團隊。團隊成立後，便開始著手研究煤層氣的綜合利用。
經過兩年時間的共同努力，團隊終於設計出了一種能分離轉化煤層氣裏中甲烷的工藝：首先對抽出的煤層氣進行脫水、除塵、脫硫處理、再通過催化氧化實現將煤層氣的化學能轉化為熱能，巨大的熱能能夠帶動傳動軸做功，使其轉化為電能，對於產生的二氧化碳，選擇用一種膜材料進行捕獲，後期再進行專業的技術進行處理，使其得到有效利用。
“項目前期是最辛苦的，因為我們專業知識有限，所以需要不斷向老師學習、查閱資料、交流想法。我們除了在課堂上課的時間外，基本上都待在實驗室進行數據采集分析。”陳美豪提到，實驗數據采集和分析十分重要，為此團隊時常前往煤礦基層進行調研，如米蘿煤礦、鬆河煤礦以及紅果煤礦等。
“項目穩定推進的背後，離不開學院的支持”。團隊成員所在的化學與材料工程學院除了為他們開展項目提供了技術答疑、經費采購實驗設備外，學院領導也經常慰問關心團隊成員。“對於老師的悉心指導，我們非常感激。”陳美豪說，兩位老師都是在個人教學和科研之餘抽空帶團隊一起做實驗、定期詢問項目開展情況並提出指導性意見。
“我們都是誌同道合的、有著共同目標的好夥伴，所以團隊的工作氛圍是很融洽團結的，我們共同經曆的時光是美好的。”陳美豪說，雖然這一路走來很辛苦，但是她和團隊的夥伴們都覺得很有意義，團隊成員在一起為了弄好這個項目，經常進行課外學習、交流討論，彼此都提出自己的想法，不斷創新。整個過程雖然很辛苦，但隻要想到收獲到的知識和友誼，就覺得很值得，這樣的信念化為團隊成員工作動力的源泉。除此之外，深夜的實驗室亮起的燈光、團隊成員們忙碌的身影、說笑著手拉手回寢室的經曆，都是最美好的回憶。
2022年8月26日，風雪涼都團隊的項目“煤層氣碳捕捉潔淨利用新工藝”在第七屆“創客中國”貴州省中小企業創新創業大賽決賽中摘得桂冠，獲得國賽晉級資格。
得知獲獎消息，團隊小夥伴們異常高興，這不僅僅是對該項目的肯定，同時也是對團隊成員的極大鼓勵。陳美豪計劃找個時間和團隊的小夥伴一起舉辦個“慶功宴”。
目前，該項目仍在持續研發當中，不斷完善各項技術，爭取早日實現煤層氣的資源化利用，以所學服務社會，為社會經濟發展貢獻自己力所能及的力量。
（作者 楊誌連）
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